《动力电池充放电安全监测技术导则》

ICS国际标准分类号CCS中国标准文献分类号动力电池充放电安全监测技术规范TechnicalspecificationforChargingandDischargingSafetyMonitoringofPowerBatteries（征求意见稿）T/CSEEXXXX—YYYY代替T/XXXX团体标准20T/CSEEXXXX—YYYY代替T/XXXX团体标准20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施中国电机工程学会发布T/CSEEXXXX-YYYYQ/GDWXX-XXX—2012-1XXXX动力电池充放电安全监测技术规范范围本文件规定了充电系统及充电监控平台在电动汽车充放电过程中具备的动力电池热失控安全风险监测的通用技术。本文件适用于为电动汽车供能的非车载传导式充电系统。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T18487.1-2023电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求GB/T19596-2017电动汽车术语GB/T27930-2023非车载传导式充电机与电动汽车之间的数字通信协议GB/T29317-2021电动汽车充换电设施术语GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求GB/T38661-2020电动汽车用电池管理系统技术条件NB/T33008.1-2018电动汽车充电设备检验试验规范T/CSAE254-2022电动汽车充电过程电池系统安全风险监测及故障预警规范术语和定义GB/T18487.1-2023、GB/T19596-2017、GB27930-2023中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1充电系统chargingsystem由充电站内的所有充电设备、电缆及相关辅助设备组成的系统。[来源：GB/T29317-2021，7.2]3.2充电监控平台chargingsupervisorandcontrolplatform对电动汽车信息及电动汽车充电设施信息进行监控，包括告警、设备关键指标的采集及对设备进行远程操作的支撑系统。[来源：GB/T29317-2021，9.4.1]3.3充电过程chargingprocess非车载充电机与车辆电池系统按照GB/T27930-2015进行信息交互和能量交互时的所有阶段，包括握手阶段、参数配置阶段、充电阶段和充电结束阶段。[来源：T/CSAE254-2022，3.5]3.4充放电安全charginganddischargingsafety动力电池在充放电过程中不发生GB38031-2020中的规定的风险，包括爆炸、起火、外壳破裂、泄露、热失控和热扩散。3.5蓄电池管理系统batterymanagementsystem;BMS监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态等)，可以为蓄电池提供通信、安全、电芯均衡及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统。[来源：GB/T19596-2017，3.3.2.1.10]3.6荷电状态stage-of-charge;SOC当前蓄电池中按照规定放电条件可以释放的容量占可用容量的百分比。[来源：GB/T19596-2017，3.3.3.2.5]数据要求充电设备的数据要求在动力电池充电过程中的不同阶段，BMS需要向非车载传导式充电设备传输数据，然后充电设备需将获取到的数据上传到充电监控平台进行保存。为实现充电过程的安全监测，BMS需要采集并传输的数据需包含表1中的内容，数据精度及其他要求应满足GB/T38661-2020中5.4的规定，传输数据的具体报文参数和格式按GB/T27930-2023中7.5的规定。数据传输内容及要求表阶段传输间隔时间数据项目数据描述、采集精度握手250ms电池类型符合[GB/T27930—2023，11.1.4]要求电池系统额定容量（Ah）符合[GB/T27930—2023，11.1.4]要求电池系统额定总电压（V）符合[GB/T27930—2023，11.1.4]要求参数配置500ms电池单体最高允许充电电压（V）符合[GB/T27930—2023，11.2.1]要求最高允许充电电流（A）符合[GB/T27930—2023，11.2.1]要求电池标称总能量（kWh）符合[GB/T27930—2023，11.2.1]要求最高允许充电总电压（V）符合[GB/T27930—2023，11.2.1]要求电池单体最高允许温度（℃）符合[GB/T27930—2023，11.2.1]要求整车SOC符合[GB/T27930—2023，11.2.1]要求充电50ms车辆接口充电电压需求（V）符合[GB/T27930—2023，11.3.1]要求车辆接口充电电流需求（A）符合[GB/T27930—2023，11.3.1]要求充电模式符合[GB/T27930—2023，11.3.1]要求250ms车辆接口当前电压测量值（V）符合[GB/T27930—2023，11.3.2]要求车辆接口当前电流测量值（A）符合[GB/T27930—2023，11.3.2]要求当前SOC符合[GB/T27930—2023，11.3.2]要求当前电池单体最高电压（V）符合[GB/T27930—2023，11.3.4]要求最高电池单体电压编号符合[GB/T27930—2023，11.3.4]要求当前电池单体最低电压（V）参考当前电池单体最高电压最低电池单体电压编号参考最高电池单体电压编号当前电池单体最高温度（℃）符合[GB/T27930—2023，11.3.4]要求最高电池温度检测点编号符合[GB/T27930—2023，11.3.4]要求当前电池单体最低温度（℃）符合[GB/T27930—2023，11.3.4]要求最低电池温度检测点编号符合[GB/T27930—2023，11.3.4]要求充电结束250ms中止SOC符合[GB/T27930—2023，11.4.1]要求电池单体最高电压（V）符合[GB/T27930—2023，11.4.1]要求电池单体最低电压符合[GB/T27930—2023，11.4.1]要求电池单体最高温度符合[GB/T27930—2023，11.4.1]要求电池单体最低温度符合[GB/T27930—2023，11.4.1]要求充电监控平台的一般要求数据要求充电系统向充电监控平台传输的数据需包含表1中的数据项目；b)充电系统需上传车辆充电过程对应的地区信息，包含省份名、城市名、行政区名；c)充电系统需上传车辆的充电过程具体时间，包括年、月、日、时、分、秒；d)充电系统需上传充电车辆的身份信息；e)充电系统需上传充电设备信息，包括充电设备编号、类型等；存储要求a)充电监控平台需存储4.2.1中的全部数据；b)充电监控平台存储数据的时间应大于等于8年。计算要求a)充电监控平台需具备故障诊断及安全监测的能力；b)充电监控平台检测到发生故障或安全风险时，可显示报警信息，并通过下发指令到充电设备，从而停止充电。电池充放电安全监测基于实时数据的安全监测充电电流需求大于最高允许充电电流充电过程中BMS发送的充电电流需求大于BMS发送的最高允许充电电流的99.5%，并持续5s。充电设备输出电流超差充电设备在充电过程中的电流输出值与BMS检测的电流值之间的差值超过（±1.5%*充电设备检测电流），并持续5s。充电过程过流充电设备在充电过程中的电流输出值大于BMS发送的最高允许充电电流的100.5%，并持续5s。充电电压需求大于最高允许充电总电压充电过程中BMS发送的充电电压需求大于BMS发送的最高允许充电总电压的99.5%，并持续5s。充电设备输出电压超差充电设备在充电过程中的电压输出值与BMS检测的电压值之间的差值超过±5V，并持续5s。电池包过压充电设备在充电过程中的电压输出值大于BMS发送的最高允许充电总电压的100.5%，并持续5s。电池单体过压BMS发送的当前电池单体最高电压大于BMS发送的电池单体最高允许充电电压的100.5%，并持续5s。电池单体压差过大BMS发送的当前电池单体最高电压与BMS发送的当前电池单体最低电压之间的差值大于0.2V，并持续5s。电池单体间容量-电压差分值差异过大当恒流充电，BMS发送的当前荷电状态大于70%SOC时，最高电压电池单体容量-电压差分ΔQ2/ΔV2与最低电压电池单体容量-电压差分ΔQ1/ΔV1之间的绝对差值ΔQv大于设定阈值，并持续5s。电压升高速率绝对差值按照公式（1）计算。ΔQv=|ΔQ2/ΔV2-ΔQ1/ΔV1|（1）式中：ΔQv——单体间容量-电压差分绝对差值，单位为安时/伏特（Ah/V）；ΔQ2——单位采集时间内最高电压电池单体容量增长量，单位为安时（Ah）；ΔV2——单位采集时间内最高电压电池单体容量增长量，单位为伏特（V）；ΔQ1——单位采集时间内最低电压电池单体容量增长量，单位为安时（Ah）；ΔV1——单位采集时间内最低电压电池单体容量增长量，单位为伏特（V）；电池单体过温BMS发送的当前电池单体最高温度大于BMS发送的电池单体最高允许温度，并持续5s。电池单体温升速率过高BMS发送的当前电池单体最高温度与上一时刻发送的电池单体最高温度差值大于温升阈值，并持续5s。电池SOC范围异常BMS在参数配置阶段和在充电阶段发送的SOC大于100%，并持续5s。电池SOC增速异常BMS发送的电池当前SOC和充电设备通过初始SOC、充电量、电池额定容量估算出的当前SOC差值大于设定阈值，并持续5s。其中充电设备估算的当前SOC方法按照公式（2）计算。SOC2=SOC式中：SOC2——充电设备估算的当前SOCSOC0——BMS发送的初始SOCU——充电设备采集到的电池充电过程中的电压值，单位为伏特（V）；I——充电设备采集到的电池充电过程中的电流值，单位为安培（A）；t——充电设备采集到的电池充电总时间，单位为秒（s）；Q0——BMS发送的电池系统额定容量，单位为千瓦时（kW基于大数据的安全监测基于充电数据正态分布3σ原则的安全监测方法通过对历史充电大数据的统计分析，得到各类充电数据正态分布的均值μ和标准差σ，具体充电异常判定标准如下：a)电池充电过程中同一时刻的电池单体最高电压与电池单体最低电压的最大差值大于μ+3σ；b)电池充电过程中的电池单体最高温度大于μ+3σ；c)电池充电过程中的电池单体最大温升大于μ+3σ；d)电池充电过程中的电池单体最大温升速率大于μ+3σ。基于充电温度分布KL散度的安全监测方法平台记录到的充电阶段温度分布经过归一化后与数据平台中预设的充电阶段标准温度分布进行KL散度计算，KL散度值大于阈值时触发安全警报，其中KL散度的计算方法按照公式（3）计算D式中：p——数据平台记录到单个充电工步中，将温度变化值0-1归一化后的概率分布；q——数据平台中预设的温度分布标准，与p的充电SOC区域对应；i——归一化后的温度，取值范围为0-1；P(XQ(XDKL(p安全防护总体要求充电设备在检测到动力电池在充电过程中发生表2中的Ⅲ级风险时，断电时间应符合NB/T33008.1-2018中5.4.7的要求。风险分级及处理措施电池充电过程中的风险分级及处理措施风险分级安全监测项目处理措施Ⅲ级接收报文超时通知用户具体的异常信息充电电流需求大于最高允许充电电流充电电压需求大于最高允许充电电压Ⅱ级电池单体间最大压差大于μ+3σ1.通知用户具体的异常信息2.同一天内相同的预警累计发生3次及以上，限制充电12小时电池单体最高温度大于μ+3σ电池单体最大温升大于μ+3σ电池单体最大温升速率大于μ+3σ电池充电温度KL散度值大于阈值Ⅰ级充电设备输出电流超差1.充电机停止充电2.通知用户具体的异常信息3.同一天内相同的预警累计发生3次及以上，限制充电12小时4.针对SOC异常，提醒相关人员对异常情况进行确认充电过程过流充电设备输出电压超差电池包过压电池单体过压电池单体压差过大电池单体间容量-电压差分值差异过大电池单体过温电池单体温升速率过高电池SOC范围异常电池SOC增速异常________________________

编制说明动力电池充放电安全监测技术规范编 制 说 明编制背景本文件是根据《中国电机工程学会关于印发“中国电机工程学会2023年标准计划（第二批）”的通知》（电机咨〔2023〕512号），对项目第37号《动力电池充放电安全监测技术规范》（202320200014）进行制定。由海南电网有限责任公司电力科学研究院、上海交通大学、南京德睿能源研究院有限公司、特来电新能源股份有限责任公司、贵州电网有限责任公司电力科学研究院、深圳供电局有限公司、北京博电未来电动汽车科技有限公司、中国汽车工程研究院、国网电力科学研究院有限公司、南方电网电动汽车服务有限公司、上汽时代动力电池系统有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、广西电网有限责任公司电力科学研究院负责起草。随着电动汽车产业的快速发展，动力电池作为电动汽车的核心部件，其安全性问题日益受到关注。近年来，电动汽车在充电过程中发生的动力电池热失控、起火等安全事故屡见不鲜，严重威胁用户生命财产安全，并对行业发展造成负面影响。动力电池在充放电过程中，由于电池管理系统（BMS）与充电设备之间的信息交互不充分、监测技术不完善等原因，可能导致电池过充、过放、过温等安全隐患，进而引发热失控甚至起火爆炸等严重后果。为规范电动汽车充电过程中的安全监测技术，提升动力电池充放电过程的安全性，减少安全事故的发生，亟需制定一套科学、系统、可操作的技术规范，明确充电系统及充电监控平台在动力电池充放电过程中的安全监测要求。本文件的制定旨在填补行业空白，为充电设备制造商、充电运营商、车辆制造商及相关检测机构提供技术依据，推动行业健康有序发展。2编制主要原则2.1科学性与规范性本文件严格按照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构与起草规则》的规定进行起草，确保标准的结构、格式和表述符合国家标准化工作的统一要求。同时，参考了国内外相关标准和技术文献，确保标准内容的科学性和规范性。2.2安全性与可靠性为核心动力电池的安全性是电动汽车发展的关键问题之一。本文件以提升动力电池充放电过程的安全性为核心目标，重点规定了充电设备、电池管理系统（BMS）及充电监控平台在充放电过程中的安全监测技术要求，包括实时数据监测、异常预警、风险分级及处理措施等内容，确保动力电池在充放电过程中不发生热失控、过充、过放、过温等安全隐患。2.3实用性与可操作性本文件在编制过程中充分考虑了充电设施运营商、设备制造商、车辆制造商及检测机构等各方的实际需求，确保标准内容具有高度的实用性和可操作性。通过对数据传输、监测方法、风险处理措施等进行详细规定，为相关企业提供明确的技术依据，便于标准的推广和实施。2.4技术先进性与前瞻性本文件吸收了国内外在动力电池安全监测领域的最新研究成果和技术经验，结合行业发展趋势，引入了基于实时数据和大数据的安全监测方法（如正态分布3σ原则、KL散度分析等），为动力电池充放电过程的安全监测提供了创新性解决方案。同时，标准内容兼顾了未来技术的发展方向，确保其具有一定的前瞻性。2.5全面性与系统性本文件从充电设备、BMS、充电监控平台等多个维度，系统性地规定了动力电池充放电安全监测的技术要求。涵盖了充电过程中的握手、参数配置、充电、充电结束等各个阶段，确保监测内容的全面性和系统性。2.6风险分级与动态响应本文件根据动力电池充放电过程中可能出现的风险等级，制定了相应的分级处理措施。通过对风险的动态监测和响应，确保在发生安全隐患时能够及时采取有效措施，最大限度地降低安全风险。2.7数据驱动与智能化本文件强调数据在安全监测中的核心作用，规定了充电设备与BMS之间的数据传输要求，以及充电监控平台的数据存储、计算和分析能力。通过数据驱动和智能化技术，提升安全监测的准确性和效率。2.8服务行业发展本文件的制定不仅服务于充电设施运营商，还为电动汽车制造商、电池生产企业、检测机构等相关方提供了统一的技术规范，有助于推动行业上下游的协同发展。同时，标准的实施将为电动汽车的普及和发展提供可靠的技术保障，助力国家“双碳”目标的实现。2.9响应政策要求本文件的编制积极响应国家关于新能源汽车产业发展的相关政策要求，如《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》中提出的“提升动力电池安全性”和“加强充电基础设施智能化水平”等目标，为政策的落地实施提供技术支撑。3主要工作过程立项阶段：2023年10月，海南电网有限责任公司电力科学研究院向中国电机工程学会标准工作委员会申报《动力电池充放电安全监测技术规范》。经中国电机工程学会标委会评审，于2023年12月批准《动力电池充放电安全监测技术规范》立项，计划项目编号为202320200014。起草阶段：2024年3月，根据中国电机工程学会标准制定修订计划，成立标准技术工作组，讨论确定标准的主要内容及分工。2024年3月开始，标准编写组向各单位进行调研分析，收集资料。2024年9月标准编写组根据意见和建议，完成标准初稿；2024年9月-2025年3月，标准编写组对初稿进行讨论修改形成标准草案。2025年3月，海南电网有限责任公司电力科学研究院对标准草案进行讨论修改，形成征求意见稿。4标准结构和内容说明4.1研究内容的确定和说明本文件的研究内容主要围绕动力电池充放电过程中的安全监测技术展开，重点包括以下方面：（1）充电设备与BMS的数据交互：研究充电设备与BMS在充放电过程中需要传输的数据项目、传输频率及数据精度要求。（2）充电监控平台的功能要求：研究充电监控平台在数据存储、计算和安全监测方面的功能要求，确保其能够实时监测并处理充放电过程中的安全隐患。（3）安全监测方法：研究基于实时数据和大数据的安全监测方法，包括电流、电压、温度、SOC等参数的异常检测及预警机制。（4）风险分级与处理措施：研究充放电过程中可能出现的风险等级及相应的处理措施，确保在发生安全隐患时能够及时采取有效措施。4.2主要内容的试验、验证及论述情况在标准编制过程中，对主要内容进行了多次试验和验证，确保其科学性和可操作性：（1）数据传输要求的验证：通过实际充电设备的测试，验证了充电设备与BMS之间数据传输的实时性和准确性，确保数据能够满足安全监测的要求。（2）安全监测方法的验证：通过模拟充放电过程中的异常情况（如过充、过放、过温等），验证了基于实时数据和大数据的安全监测方法的有效性。（3）风险分级与处理措施的验证：通过实际案例分析和模拟测试，验证了风险分级及处理措施的合理性和可操作性。4.3主要内容及条款的说明（1）数据要求：规定了充电设备在不同阶段需要传输的数据项目及其精度要求，确保数据的准确性和实时性。（2）充电监控平台的一般要求：明确了充电监控平台在数据存储、计算和安全监测能力方面的技术要求，确保其能够实时监测并处理充放电过程中的安全隐患。（3）电池充放电安全监测：详细规定了基于实时数据和大数据的安全监测方法，包括电流、电压、温度、SOC等参数的异常检测及预警机制。（4）安全防护：对充电过程中的风险进行了分级，并规定了相应的处理措施，确保在发生安全隐患时能够及时采取有效措施。5相关标准对比说明5.1国内相关标准对比（1）GB/T18487.1-2023《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》：该标准主要规定了电动汽车传导充电系统的基本要求，包括充电接口、通信协议等内容。本文件在充电接口和通信协议方面与其保持一致，但在动力电池充放电安全监测方面进行了细化和扩展，增加了实时数据监测、大数据分析及风险分级处理等内容，弥补了其在安全监测技术方面的不足。（2）GB/T27930-2023《非车载传导式充电机与电动汽车之间的数字通信协议》：该标准规定了充电机与电动汽车之间的通信协议，包括数据传输格式、报文结构等内容。本文件在其基础上，进一步明确了充电设备与BMS之间在充放电过程中需要传输的具体数据项目及其精度要求，并增加了安全监测和风险处理的相关条款。（3）GB/T38661-2020《电动汽车用电池管理系统技术条件》：该标准主要规定了电池管理系统（BMS）的技术要求，包括电池状态监测、故障诊断等内容。本文件在其基础上，进一步明确了BMS在充放电过程中需要采集和传输的数据项目，并增加了充电监控平台的安全监测功能要求。（4）T/CSAE254-2022《电动汽车充电过程电池系统安全风险监测及故障预警规范》：该标准主要规定了电动汽车充电过程中电池系统的安全风险监测及故障预警要求。本文件在其基础上，进一步细化了安全监测方法，增加了基于大数据的安全监测技术（如正态分布3σ原则、KL散度分析等），并明确了风险分级及处理措施。5.2国际相关标准对比（1）IEC61851-1:2017《电动车辆传导充电系统第1部分：通用要求》：该国际标准规定了电动车辆传导充电系统的基本要求，包括充电接口、通信协议等内容。本文件在充电接口和通信协议方面与其保持一致，但在动力电池充放电安全监测方面进行了细化和扩展，增加了实时数据监测、大数据分析及风险分级处理等内容，弥补了其在安全监测技术方面的不足。（2）ISO6469-3:2018《电动道路车辆安全要求第3部分：电气安全》：该国际标准主要规定了电动道路车辆的电气安全要求，包括电池系统、充电系统等内容。本文件在其基础上，进一步明确了充电设备与BMS之间在充放电过程中需要传输的具体数据项目及其精度要求，并增加了安全监测和风险处理的相关条款。（3）SAEJ1772:2017《电动车辆传导充电耦合器》：该国际标准主要规定了电动车辆传导充电耦合器的技术要求，包括充电接口、通信协议等内容。本文件在充电接口和通信协议方面与其保持一致，但在动力电池充放电安全监测方面进行了细化和扩展，增加了实时数据监测、大数据分析及风险分级处理等内容，弥补了其在安全监测技术方面的不足。5.3对比总结（1）技术内容的全面性：本文件在国内外相关标准的基础上，进一步细化和扩展了动力电池充放电安全监测的技术内容，涵盖了实时数据监测、大数据分析、风险分级处理等多个方面，弥补了现有标准在安全监测技术方面的不足。（2）安全监测方法的先进性：本文件引入了基于大数据的安全监测方法（如正态分布3σ原则、KL散度分析等），为动力电池充放电过程的安全监测提供了创新性解决方案，具有较高的技术先进性和前瞻性。（3）风险分级与处理措施的实用性：本文件根据动力电池充放电过程中可能出现的风险等级，制定了相应的分级处理措施，确保在发生安全隐患时能够及时采取有效措施，最大限度地降低安全风险。（4）数据驱动与智能化的突出性：本文件强调数据在安全监测中的核心作用，规定了充电设备与BMS之间的数据传输要求，以及充电监控平台的数据存储、计算和分析能力，通过数据驱动和智能化技术，提升安全监测的准确性和效率。6标准实施措施说明为确保《动力电池充放电安全监测技术规范》的有效实施和推广，编制组结合行业实