《电动汽车用蓄电池多因素耦合残余寿命估算方法》

ICS

27476.11术语和定义3下列术语和定义适用于本文件q1电池包battery pack具有从外部获得电能并可对外输出的单元注通常包括电池单体、电池管理模块（不含BCU）,电池箱及相应附件（冷却部件、连接线缆等）电池系统battery system一个或一个以上的电池包及相应附件（管理系统、高压电路、低压电路及机械总成等）构成的能量存储装置电池功能失效指标系数（QE）electrical performancefailure indexcoefficient评价蓄电池功能可靠性的失效系数值越小越接近失效，值为时表示完全失效

03.4机械结构失效指标系数（QM）mechanical structurefailure indexcoefficient评价蓄电池机械结构可靠性的失效系数，值越小越接近失效，值为时为失效可靠性评价系数（Q）reliability evaluationcoefficient评价蓄电池可靠性的定量指标标准最大行驶里程（S3standard maximummileage标准电池包通过测试所得到最大行驶里程换算因子（）r conversionfactor将标准最大行驶里程转换为四综合最大行驶里程的换算系数

3.£四综合最大行驶里程（S）comprehensive maximummileage在四综合条件下测得的蓄电池最大行驶里程缩略语和符号4/ilh率放电电流（A）,其数值等于额定容量值A3h率放电电流（A）,其数值等于额定容量值的1/3试验条件5一般条件

5.

15.

1.1除非另有规定，试验的起始温度为室温7b，即22©±5€,相对湿度为10%〜90%,大气压力为86的环境中进行kPa-106kPa推荐的预处理充电方法室温下，锂离子电池单体先以电流放电至制造商技术条件中规定的放电

5.

1.21L终止电压，搁置然后按以或制造商规定且不小于电流恒流充电至锂离子电池单体达制造商技术条件1h,16/3中规定的充电终止电压时转恒压充电，至充电电流降至时停止充电，充电后搁置

0.051ho其它预处理充电方法可以按制造商提出的要求进行，但初始充电电流应大于等于测试样品均经过预处理充电后进行测试

5.

1.3；测量仪器、仪表准确度5测量仪器、仪表准确度应满足以下要求a）电压测量装置:±

0.5%F.S.；b）电流测量装置±

0.5%F.S.；）温度测量装置:℃；c±

0.5d）时间测量装置:±1s；e）电阻测量装置±

0.1mO；）加速度测量灵敏度幅值f±1%F.S.测试过程误差55控制值（实际值）与目标值之间的误差要求如下a）电压:±1%；b）电流±1%；安全要求54实验室测试条件应满足检测实验室安全第部分总则中对实验室安全设施的要求GB/T

27476.1-20141电池包或系统进行可靠性指标参数采集测试后，应无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象，且不触发异常终止条件，测试后的绝缘电阻应不小于100Q/V试验方法6本标准采用四综合测试，通过同时对电池包或系统样品施加振动、温度、湿度和充放电四种因素的耦合测试，对比测试前后可靠性指标参数变化情况，计算可靠性失效系数以及最大剩余行驶里程多因素耦合测试工况下最大行驶里程计算方法6多因素耦合测试工况下最大行驶里程的计算公式为Smsm=rxSe（）1式中多因素耦合测试工况下最大行驶里程；Sm——标准最大行驶里程与多因素耦合工况下的最大行驶里程之间的换算因子；r——战一一标准最大行驶里程；式中的换算因子厂计算公式为即（费+-）+-］陷/-匕］及或+处］-e53+（）r=-----------------------------------------------R2口（前+KI）+K2］［K3RMS/+匕］区54+此］式中标准最大行驶里程的测试温度；Te——T——多因素耦合测试工况下最大行驶里程的测试温度mRMSe——标准最大行驶里程的振动RMS；RMSm——多因素耦合测试工况下最大行驶里程的振动RMS；标准最大行驶里程的充放电倍率；Ce——多因素耦合测试工况下最大行驶里程的充放电倍率;Cm——指前因子；A-----Ea——表观活化能；R——理想气体常数；、B、K1~K6——幕指数;G以上各参数取值见表1o表1换算因子的参数值施A Eaa K\Ki KK4K

631.8556E

102003.

872.

151.

390.86-

0.

00740.0218-

0.

0320.

09210.0089h二可靠性指标参数各系数通过对电池包样品进行四综合测试获得，测试方法和指标参数的获取方法可由制造商自行确定用于计算电池样品可靠性失效系数的可靠性指标应包含以下种，分别为连续指标和离散指标其中电性能13连续指标包括容量变化率、直流内阻变化率、开路电压变化率、交流内阻变化率；机械结构可靠性连续指标向固有频率变化、向固有频率变化率、向固有频率变化率、应变量变化、螺栓残余扭矩变化、超声探伤微z yx裂纹长度；电性能离散指标包括电压跳变；机械结构可靠性离散指标包括气密测试通过、绝缘耐压通过6，可靠性评价系数计算电池可靠性失效系数可使用如下公式计算Q=1一）（1-QE）》（1—QM）

（3）式中Q——可靠性失效系数；电性能可靠性和机械结构可靠性之间的平衡系数；a———电性能可靠性失效系数；QE———机械结构可靠性失效系数；QM和计算方法如下QE QM11QE=n3p；X p；

（4）式中VV/——连续失效形式的权重系数，其中江

1、

2、

3、4；离散失效形式的权重系数，其中尸Vj——1;Pi——连续性电性能可靠性指标，其中片

1、

2、

3、4；PJ^—―离散性电性能可靠性指标，其中六1;qQM=Il=5X5式中vvz——连续失效形式的权重系数，其中i=5,6……10；Vj----离散失效形式的权重系数，其中J=2,3；q、——连续性机械结构可靠性指标，其中i=5,6……10；qj一一离散性机械结构可靠性指标，其中产2,3；电池残余寿命估算6_4动力蓄电池残余寿命计算公式如下S=QxSm6式中电池残余寿命；s——Q------可靠性失效系数；多因素耦合测试工况下最大行驶里程；S”——检测规则7失效判断7’电池可靠性失效阈值见表2表2电池可靠性指标及失效阈值序号可靠性评价指标失效指标/失效阈值备注1外观破裂、折断、排气/2容量共减率20%/3直流内阻变化率10%/4交流内阻变化率10%/5开路电压变化率10%/6电压跳变

0.15V指单体电压Is内采样值7超声探伤微裂纹

20.1mm/8扭矩下降60%的螺栓占比40%/9Ztt一阶固有频率变化率10%/10y轴一阶固有频率变化率10%/11必独一阶固有频率变化率10%/12最大应变量变化率30%/13气密性40Pa/min或制造商规定的值14绝缘电阻100V/Q/将可靠性评价指标带入公式计算可靠性评价系数，并以该系数对电池进行等级评价，评价规则3,见表3o表3评价等级可靠性评价系数（Q）值评价等级0完全失效

020.3差

0.

320.8中

0.801优；可靠性评价及残余寿命估算7通过多因素耦合可靠性测试结果确定可靠性评价指标，并计算动力电池可靠性失效系数，进一步对电池可靠性进行等级评价，并根据可靠性失效系数和多因素耦合最大行驶里程计算电池的残余寿命。