1范围
本标准规定了动力电池热治理系统性能的试验方法.
本标准适用于乘用车用动力电池热治理系统,商用车用动力电池热治理系统可以参考.
2标准性引用文件
以下文件对于本文件的应用是必不可少的.但凡注日期的引用文件,仅所注日期的版本 适用于本文件.但凡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/T 2900.41-2021 电工术语 原电池和蓄电池
GB/T 19596-2021 电动汽车术语〔ISO 8713:2002,NEQ〕
GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2局部：高能量应用测试规程
QC/T 468-2021汽车散热器
GB/T 18386-2021电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法
GB 18352.6-2021轻型汽车污染物排放限制及测量方法〔中国第六阶段〕
3术语和定义
GB/T 2900.41-2021、GB/T 19596-2021中界定的以及以下术语和定义适用于本文件.
3.1动力电池热治理系统 battery thermal management system
综合运用各种技术手段,具备动力电池冷却、加热、保温和均温等功能,保证动力电 池在不同环境下正常工作的系统.同时,该系统可以在动力电池发生热失控时提供报警信 号,具备平安防护功能.通常,动力电池热治理系统包括主动式热治理系统和被动式热管 理系统两种.
3.2被动式热治理系统 passive thermal management systems
基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理,只依靠冷却或加热流体由于温度因素 缓慢流动自然完成热量输入输出交换的热治理系统.该类系统通常适用于单体产热量小于 5W的电池.
3.3主动式热治理系统 active thermal management systems
基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理,使用耗能部件消耗能量完成热量输入 输出交换的系统.主动式热治理系统包括主动空气冷却加热系统和主动液体冷却加热系统 两种,根据需要采用流体串行流动和并行流动两种方式实现热交换.
3.4主动式空气冷却加热系统 Active Air Cooling and Heating Systems
又称风冷系统,利用空气作为热量交换载体限制分配动力电池系统内部温度的系统. 该系统通常使用风扇和管道完成空气在电池系统内的流动,分为直接接触式和间接接触式 两种.空气可以从电池系统外部进入并排出电池系统外,也可以在电池系统内部循环实现 电池冷却或加热功能；假设空气仅在电池内部循环,那么电池系统内部通常需要有空气冷却装 置〔通常为空调蒸发器〕、空气加热装置和空气循环风扇.该类系统通常适用于单体产热量 小于10W的电池.
3.5主动式液体冷却加热系统 Active Liquid Cooling and Heating Systems
又称液冷系统,利用冷却液作为热量交换载体限制分配动力电池系统内部温度的系 统.该系统通常使用水泵和管道完成冷却液在电池系统内的流动,分为直接接触式和间接 接触式两种.冷
却液可以通过低温散热器冷却加热,也可以通过整车冷却系统内的冷却器 冷却和加热器加热.该类系统通常适用于单体产热量小于20川的电池.
3.6制冷剂式冷却系统 Refrigerant Cooling Systems
又称气液相变冷却系统,利用制冷剂作为热量交换载体限制分配动力电池系统内部温 度的间接接触式系统,也可称为冷媒直冷系统.该系统通常与整车空调系统集成.该类系 统通常适用于单体产热量小于35川的电池.
3.7相变材料系统 Phase Change Materials Systems
又称固体相变蓄热系统,利用相变材料〔通常为石蜡基或无机盐基材料〕在某个温度 下或温度区间吸热发生相变的特性,实现电池冷却和保温功能的被动式相变系统.
3.8阻燃隔热系统 flame retardant thermal insulation system
利用特殊材料〔通常为泡沫聚合物〕实现单体电池间、模组间、电池包壳体内或其他 部位隔热保温和阻隔热失控扩散作用的系统,此系统内各个部件阻燃性能一般可以达至卜0 级别〔G
B/T 2408—2021〕,导热系数W0.06W/m.K 〔GB/T 10294-2021〕且环保无卤〔IEC 61249-2-21〕.
3.9电池最高温度battery maximum temperature
动力电池的电池治理系统上报的单体最高温度.
3.10电池最低温度battery minimum temperature
动力电池的电池治理系统上报的单体最低温度.
3.11电池平均温度 battery average temperature
动力电池的电池治理系统上报的单体平均温度.
3.12电池温升 battery temperature rise
动力电池系统在某个测试工况结束时电池最高温度与测试开始时电池最低温度的差值.
3.13电池温差 battery temperature difference
动力电池的电池治理系统某一时刻上报的电池最高温度与电池最低温度差值.
3.14流阻 pressure drop or flow resistance
流体流过液冷板〔液冷系统〕或电池系统进出口〔风冷系统〕,从流体的入口到流体的 出口静压力差.
4符号和缩略语
以下符号和缩略语适用于本文件.
RT：室温〔25±2〕℃.
C3 ： 3小时率额定容量〔Ah〕.
I3： 3小时率放电电流〔A〕,其数值等于1/3C3〔A〕.
5试验条件
5.1一般条件
5.1.1除另有规定外,试验应在温度为25℃±5℃,相对湿度为25%~90%,大气压力 86kPa ~ 106kPa的环境中进行.
5.1.2测试样品交付时需要包括必要的操作文件,以及和测试设备相连所需的接口部件, 如连接器、冷却系统等,制造商需要提供动力电池系统的工作限制,以保证整个测试过程 的平安.
5.1.3当测试的目标环境温度改变时,在进行测试前测试样品需要完成环境适应的过程： 在低温下静置不少于24h;在高温下静置不小于16h;或单体电池温度与目标环境温度差值不 超过2℃.测试样品如果包含蓄电池限制单元,那么环境适应过程需要将其关闭.
5.1.4电池系统的额定容量对于测试过程具有重要影响.如果电池系统实际可用容量与额 定容量之差的绝对值超过额定容量的5%那么在测试报告中要明确说明,并用实际可用容量代 替额定容量用于充放电电流及SOC计算的依据.
5.1.5调整SOC至试验目标值n%的方法：按制造商提供的充电方式将电池系统充满电,静 置1h,以1I3恒流放电〔100-n〕 /100*3h,或者采用制造商提供的方法调整SOC.每次 SOC调整后,在新的测试开始前试验对象应静置30 min.
5.2测量仪器、仪表准确度
测量仪器、仪表准确度应满足以下要求：
a〕电压测量装置：不低于0.5级；
b〕电流测量装置：不低于0.5级；
c〕温度测量装置：土0.5℃；
d〕时间测量装置：土0.1%；
e〕流量测量装置：不低于0.5级；
f〕压力测量装置：不低于0.5级；
g〕尺寸测量装置：±0.1%;
h〕质量测量装置：土0.1%.
5.3测量过程误差
限制值〔实际值〕和目标值之间的误差要求如下：
a〕电压：土 1%；
b〕电流：±1%；
c〕温度：±1℃；
d〕流量：±0.2L/min;
e〕压力：±0.1%FS.
5.4空气动力汽车测试工质说明
测试工质要求如下：
a〕冷却液：50%纯乙二醇,50%纯水〔体积比〕,除非特殊说明,否那么默认按此执行；
b〕空气：干球温度25℃±1℃, 50%RH±10%湿空气.
5.5数据记录和记录间隔
除非在某些具体测试工程中另有说明,否那么测试数据的记录间隔应小于等于100s,如 时间、温度、电流、电压和流量等.
6试验方法
6.1试验准备
正式开始测试前,电池系统的电子部件或BCU应处于正常工作状态.
6.2预处理
正式测试开始前,电池系统需要先进行预处理循环,以保证测试时试验对象的性能处于 激活和稳定的状态,步骤如下：
a)以不小于1I3(A)电流或根据制造商推荐的充电方法充电至制造商规定的充电截止条
6.33
b)静置30 min或制造商规定的时间；
c)以制造商规定的且不小于1I3(A)电流放电至制造商规定的放电截止条件；
d)静置30 min或制造商规定的时间；
e)重复步骤a)~d)5次.
如果电池系统连续两次的放电容量变化不高于额定容量的3%,那么认为电池系统完成了 预处理,预处理循环可以中止.
除某些具体测试工程中另有说明,否那么假设预处理循环并满充后和一个新的测试工程之间 时间间隔大于24h,那么需要重新进行一次标准充电：使用不小于h3(a)电流充电至制造商规 定的充电截止条件或根据制造商推荐的充电方法充电,静置30分钟或制造商规定的时间. 6.3根本功能测试
1.1.1液冷系统阻力测试
1.1.1.1对于液冷系统,可直接测试其进、出口压力差.
1.1.1.2连接水冷机与电池液冷系统进、出口,且进、出口需要预先安装精密压力传感器(或 其
他精密压力测量装置).调节水冷机出水口温度为25℃或制造商推荐值,流量分别为 8L/min、10L/min、12L/min或制造商推荐值,待温度(变化不超过1℃/min)、流速(变化 不超过0.1L/min)稳定.
1.1.1.3记录电池液冷系统进、出口压力并计算流阻(Pa-s/mO.
1.1.2液冷系统密封性能测试
1.1.2.1对于液冷系统,试验前后需要检查其气密性.
1.1.2.2通过气密检测装置,从液冷系统的进水口通以400kPa的压缩空气,保压时间120s, 测试时间60s,排气时间5s,按式(1)换算为渗漏量.
F = 0.0006* V* (㈣(1)
△T
式中：
F-渗漏量,cm3/min；
V一散热器和测量回路总容积,cm3;
年一压力损失,Pa/s.
△T
1.1.3气液相变冷却系统阻力测试
1.1.3.1对于气液相变冷却系统,可直接测试蒸发器的流阻；
1.1.3.2选择以下两种方式中的一种进行试验：
a〕用R134a制冷剂或者客户指定的制冷剂〔气态,0℃〕以16g/s〔57.6kg/h或1.13L/s〕 的流量流过蒸发器；
b〕或采用枯燥空气〔25℃,103kPa〕,以3.89L/s或16.8kg/h的流量流过蒸发器；
1.1.3.3用精密压力传感器〔或其他精密压力测量装置〕测量蒸发器进出口的压力,压力差 值即为蒸发器在规定工况下的流阻〔Pa-s/mO.
1.1.4固体相变蓄热系统储热水平测试
1.1.4.1对于固体相变蓄热系统在室温下将电池系统调节至SOC=100%,并静置到电池最高 温度与设定目标温度差值在±1℃之间.
1.1.4.2电池系统以1I3电流从SOC=100%放电至SOC=0%,再根据制造商提供的电池系统快 充策略,将电池系统充电至SOC=100%,停止试验.
1.1.4.3记录过程中电池系统最高温度.
6.4冷却性能测试
6.4.1高温快充-电池系统层级
6.4.1.1在室温下,将电池系统调节至SOC=0%.
6.4.1.2将电池系统置于40℃环境下环境适应,静置至电池单体温度与设定目标温度差值 在±1℃之间,并连接冷却辅助装置〔如水冷机等〕.
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