二、GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486解读
GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486是由QC/T 743标准演化而来,将QC/T 743标准的相关内容重新划分,并在此基础上进行升级,制订了更符合电动汽车实际使用情况的三份独立的标准规范。
首先是标准不再局限于锂离子电池这一类型的动力电池,而是包括所有的动力电池类型。其次,针对模组的定义进行修改,不再强调5个或以上的电池单体进行串联,而是根据实际产品中的串并联组合形式。第三,增加了动力电池包和动力电池系统的定义,将部分测试覆盖到系统这一层级,显然更具有实际参考价值。第四,默认的充放电倍率由C/3(I3)提高到1C(I1),要求更严格。
基本要求 | QCT 743-2006 | GB/T 31484、GB/T 31485、GB/T 31486 |
电池类型 | 锂离子电池 | 未明确指定,包含各种类型动力电池 |
样品级别 | 单体,模组 | 单体、模组、系统 |
模组定义 | 5个或以上的单体串联 | 1个以上的单体串联、并联、串并联 |
默认充放电倍率 | 3/C | 1C |
每项测试样品数量 | 单体2个,模组1个 | 单体2个,模组或系统1个 |
默认试验条件 | 20℃±5℃
相对湿度:25%~85% 气压:86kPa~106kPa |
25℃±5℃
相对湿度:15%~90% 气压:86kPa~106kPa |
1. GB/T 31484-2015解读
GB/T 31484-2015主要考核动力电池单体、模组和系统的循环寿命指标,涵盖了乘用车和商用车两个不同的市场,以及功率型和能量型两种不同应用类型的动力电池。对于电池单体和模组而言,大多数电池厂家的产品均可达到规定的要求,对于动力电池系统而言,系统设计和集成能力较弱的pack企业,将面临较大的挑战。相关检测内容如下表所示:
序号 | 检验项目 | 适用范围 | 判定条件 |
1 | 室温放电容量(Ah) | 单体、模组、系统 | 单体:实测容量在额定容量的100%~110%之间,单体容量差异不超过5%(一致性要求)
模组或系统:实测容量在额定容量的100%~110%之间,样品容量差异不超过7%(一致性要求) |
2 | 室温放电能量(Wh) | 单体、模组、系统 | 要求同上 |
3 | 室温功率 | 单体、模组、系统 | 未明确规定(应满足产品规格书要求) |
4 | 标准循环寿命(1C充放电循环) | 单体、模组 | 以下条件满足1个就算合格:
(1)500次循环后放电容量大于初始容量的90% (2)1000次循环后放电容量大于初始容量的80% |
5 | 混合动力乘用车功率型电池工况循环寿命 | 模组、系统 | 按工况进行循环,总放电能量/初始额定能量>500时,计算放电容量和5s放电功率(应满足产品规格书要求) |
6 | 混合动力商用车功率型电池工况循环寿命 | 模组、系统 | 按工况进行循环,总放电能量/初始额定能量>500时,计算放电容量和5s放电功率(应满足产品规格书要求) |
7 | 纯电动乘用车能量型电池工况循环寿命 | 模组、系统 | 按工况进行循环,总放电能量/初始额定能量>500时,计算放电容量(应满足产品规格书要求) |
8 | 纯电动商用车能量型电池工况循环寿命 | 模组、系统 | 按工况进行循环,总放电能量/初始额定能量>500时,计算放电容量(应满足产品规格书要求) |
9 | 插电式/增程式电动汽车电池工况循环寿命 | 模组、系统 | 乘用车参照上述第7条
商用车参照上述第8条 |
相比于QC/T 743-2006,GB/T 31484-2015在标准循环寿命和工况循环寿命的测试要求方面都更为严格,相关对比总结如下:
检验项目 | QCT 743-2006 | GB/T 31484-2015 |
标准循环寿命 | 测试方法:3/C充电,C/2放电,放电深度为80% DOD | 测试方法:1C充电,1C放电,放电深度为100% DOD(或企业所规定条件) |
判定标准:容量衰减到初始值的80%时,循环测试>500次 | 判定标准:容量衰减到初始值的80%时,循环测试>1000次,或容量衰减到初始值的90%时,循环测试>500次 | |
样品级别:仅适用于单体测试 | 样品级别:适用于单体、模组、系统 | |
工况循环寿命 | 测试方法:简单模拟工况,分功率型和能量型两种电池,但是测试工况不区分乘用车与商用车 | 测试方法:采用新的工况循环路谱,分功率型和能量型两种电池,测试工况区分乘用车和商用车 |
判断标准:依据企业所规定数据 | 判断标准:依据企业所规定数据 | |
样品级别:仅适用于模组 | 样品级别:适用于模组、系统 |
因工况数据较多,本文不一一列出测试的图表和曲线,有兴趣的可直接阅读相关的标准文件。
2. GB/T 31485-2015解读
GB/T 31485-2015主要考核动力电池单体和模组的安全指标,围绕化学能的防护,给出了一系列滥用情况以及极端情况下的安全要求和检验规范。
相比于QC/T 743-2006,GB/T 31485-2015增加了单体海水浸泡、单体温度循环、单体低气压、模组跌落、模组海水浸泡、模组温度循环、模组低气压等7项新的检验要求。针对大部分检验项目,GB/T 31485-2015均做了提高或强化,并要求测试结束后,必须观察1小时,才能确定检验是否合格,而QC/T743标准并无此要求。相关测试项目的对比如下:
GB/T 31485-2015与GB/T 31467.3-2015配合,构成了电池单体、模组、系统层级的较为完整的安全检验标准。
3. GB/T 31486-2015解读
GB/T 31486-2015主要针对电池单体的外观、尺寸、重量和室温放电容量,以及模组的外观、尺寸、重量、常温性能、高低温性能、耐振动性能、存储等方面做出相应的规定。与QC/T 743相比,GB/T 31486-2015取消了针对单体电池的高低温性能、放电倍率性能、荷电保持与容量恢复能力、存储等方面的要求,但是增加了针对模组的常温充放电倍率性能、高低温性能、荷电保持与能量恢复能力等相关要求,具体内容的对比如下:
序号 | 单体检测项目 | QCT 743-2006 | GB/T 31484-2015 |
1 | 外观 | 目测检查,不得有变形及裂纹,表面平整,干燥,无外伤,无污染,标志清晰 | 目测检查,不得有变形及裂纹,表面干燥无外伤,排列整齐,连接可靠,标志清晰 |
2 | 极性 | 用电压表检测电池极性,标示正确 | 用电压表检测电池极性,标示正确 |
3 | 尺寸和质量 | 用量具检测电池的尺寸和质量,应符合企业提供的产品技术条件 | 用量具检测电池的尺寸和质量,应符合企业提供的产品技术条件 |
4 | 常温放电容量 | 检测方法:C/3充电至截止电压,C/3放电至截止电压,计算放电容量
如果计算值低于规定值,可重复5次 |
1C充电至截止电压,1C放电至截止电压,计算放电容量
重复5次测试,取平均值数据 |
判定标准:计算容量在企业所规定额定值的100%~110%之间 | 判定标准:(1)计算容量在企业所规定额定值的100%~110%之间
(2)所有样品的计算容量极差(最大和最小容量差)不得超过5%(一致性要求) |
||
5 | -20℃放电容量 | 常温下以C/3充满电,在-20℃温度下存储20小时,以3/C放电至截止电压,计算放电容量 | |
判定标准:计算容量不低于额定值的70% | |||
6 | 55℃放电容量 | 常温下以C/3充满电,在55℃温度下存储5小时,以3/C放电至截止电压,计算放电容量 | |
判定标准:计算容量不低于额定值的95% | |||
7 | 常温倍率放电容量(能量型) | 常温下以C/3充满电,以1.5C放电至截止电压,计算放电容量 | |
判定标准:计算容量不低于额定值的90% | |||
8 | 常温倍率放电容量(功率型) | 常温下以C/3充满电,以4C放电至截止电压,计算放电容量 | |
判定标准:计算容量不低于额定值的80% | |||
9 | 常温荷电保持与容量恢复能力 | 常温下以C/3充满电后存储28天,以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,即为荷电保持能力
以3/C充满电,再以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的值,即为容量恢复能力 |
|
判定标准:荷电保持能力不低于80%,容量恢复能力不低于90% | |||
10 | 高温荷电保持与容量恢复能力 | 常温下以C/3充满电,在55℃温度下存储7天,恢复至常温下保持5小时,以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,为荷电保持能力
继续以3/C充满电,再以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的值,为容量恢复能力 |
|
判定标准:荷电保持能力不低于80%,容量恢复能力不低于90% | |||
11 | 存储 | 常温下以C/3充满电,再以3/C放电2小时,常温存储90天
以3/C充电至截止电压,再以3/C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,计为容量恢复能力 |
|
判定标准:容量恢复能力不低于95% |
序号 | 模组检测项目 | QCT 743-2006 | GB/T 31484-2015 |
1 | 外观 | 目测检查,不得有变形及裂纹,表面平整,干燥,无外伤,无污染,标志清晰 | 目测检查,不得有变形及裂纹,表面干燥无外伤,排列整齐,连接可靠,标志清晰 |
2 | 极性 | 用电压表检测模组极性,标示正确 | 用电压表检测电池极性,标示正确 |
3 | 尺寸和质量 | 用量具检测模组的尺寸和质量,应符合企业提供的产品技术条件 | 用量具检测电池的尺寸和质量,应符合企业提供的产品技术条件 |
4 | 常温放电容量 | 检测方法:C/3充电至截止电压,C/3放电至截止电压,计算放电容量
如果计算值低于规定值,可重复5次 |
1C充电至截止电压,1C放电至截止电压,计算放电容量
重复5次测试,取平均值数据 |
判定标准:计算容量在企业所规定额定值的100%~110%之间 | 判定标准:(1)计算容量在企业所规定额定值的100%~110%之间
(2)所有样品的计算容量极差(最大和最小容量差)不得超过5%(一致性要求) |
||
5 | 常温倍率放电容量(能量型) | 常温下以1C充满电,以3C放电(最大电流不超过400A)至某一单体达到截止电压,计算放电容量 | |
判定标准:计算容量不低于额定值的90% | |||
6 | 常温倍率放电容量(功率型) | 常温下以1C充满电,以8C放电(最大电流不超过400A)至某一单体达到截止电压,计算放电容量 | |
判定标准:计算容量不低于额定值的80% | |||
7 | 常温倍率充电性能 | 常温下以1C放电至某一单体达到截止电压,静置1小时
以2C充电(最大电流不超过400A)至某一单体达到截止电压,静置1小时 以1C放电至某一单体达到截止电压,计算放电容量 |
|
判定标准:计算容量不低于额定值的80% | |||
8 | 低温(-20℃)放电容量 | 常温下以1C充满电,在-20℃温度下存储24小时,在-20℃下以1C放电至某一单体达到截止电压,计算放电容量 | |
判定标准:计算容量不低于额定值的70%(锂电池)或80%(镍氢电池) | |||
9 | 高温(55℃)放电容量 | 常温下以1C充满电,在55℃温度下存储5小时,在55℃下以1C放电至某一单体达到截止电压,计算放电容量 | |
判定标准:计算容量不低于额定值的90% | |||
10 | 常温荷电保持与容量恢复能力 | 常温下以1C充满电,存储28天
以1C放电至某一单体截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,为荷电保持能力 继续以1C充满电,再以1C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的值,为容量恢复能力 |
|
判定标准:荷电保持能力不低于85%,容量恢复能力不低于90%(锂电池)或95%(镍氢电池) | |||
11 | 高温(55℃)荷电保持与容量恢复能力 | 常温下以1C充满电,在55℃温度下存储7天,恢复至常温下保持5小时,以1C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,为荷电保持能力
继续以1C充满电,再以1C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的值,为容量恢复能力 |
|
判定标准:荷电保持能力不低于85%(锂电池)或70%(镍氢电池),容量恢复能力不低于90%(锂电池)或95%(镍氢电池) | |||
12 | 耐振动性能 | 模组固定在试验台,按下述要求测试:
放电电流:3/C,振动方向:上下单向 振动频率:10Hz~55Hz,最大加速度:30m/s2,扫频循环:10次,时间:3h |
|
判定标准:无电流锐变和电压异常,无外壳破损,无电解液泄漏,模组连接可靠,结构完好 | |||
存储(45℃) | 常温下以1C充满电,再以1C放电30分钟,在45℃温度下存储28天
在室温下搁置5小时,以1C充电至截止电压,再以1C放电至截止电压,计算放电容量/额定容量的比值,计为容量恢复能力 |
||
判定标准:容量恢复能力不低于90% |
从以上对比可以看出,GB/T 31486-2015重点强化模组级的电性能测试,弱化了电池单体级别的电性能测试,从整车级别来考虑,这是合理的。电池厂家给整车厂供货的时候,一般是提供模组级产品或系统级产品,国标更多的集中在针对电动汽车“零部件级”的产品测试,而针对电池单体的电性能测试,应由整车厂与电池企业共同确定相关检验项目和测试要求,并在电池企业内部或委托外部机构完成相关测试验证,不作为强制性的标准要求。
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