《电动汽车用蓄电池多因素耦合残余寿命估算方法》编制说明

《电动汽车用蓄电池多因素耦合残余寿命估算方法》编制说明

4.1

3.4

2.6

一、任务简介任务来源

1.本项目是根据中国电池工业协会“关于《锂离子电池增量容量测试方法》等项团体8标准立项通知”（中电池协【】号）,申请号项目名称“电动汽车用蓄电202422023020,池多因素耦合残余寿命估算方法”进行制订主要起草单位为国联汽车动力电池研究院有限责任公司等制定本标准的目的

2.通过制定本标准，建立起动力电池包或系统可靠性的评价方法，同时提供电池包或系统剩余行驶里程的估算方法，为行业内企业间的技术交流和产品的优劣等级评价提供方法，也为动力电池包或系统的梯次利用提供重要参考，最终对动力电池行业的整体发展起到促进作用制定本标准的意义

3.锂离子动力电池是新能源汽车的核心部件，决定着新能源汽车的主要性能指标如电池的放电容量决定了新能源汽车的续航里程，电池的循环次数决定了新能源汽车的使用年限因此，动力电池的可靠性直接决定了新能源汽车的好坏，也间接决定了新能源汽车的市场竞争力和占有率影响锂离子动力电池性可靠性的因素有很多，除了电池本身材料和制作工艺外，外部因素，如充放电循环、行驶路况（振动）和温湿度等也是重要原因之一众所周知，新能源汽车的标称续航里程与实际续航里程要存在差距，并且容量保持率也很难达到额定指标造成这样的结果，除了个人驾驶习惯和方法有所区别外，这些指标的测定多是在标准环境下测得，没有考虑温湿度变化和行驶过程中的路况也是不可忽视的原因按照锂离子动力电池具有年的使用寿命，现有标准中规定的试验方法周期长、成10〜15本高，很难在项目开发周期内完成全部验证同时，现有国内外标准和企业标准的动力电池可靠性评价方法多以单一因素评价为主，采用同一型号样品进行递进式的线性测试方法，测试周期通常需要数月甚至一年以上，极大影响开发周期，而且单一因素测试难以复现动力电池在真实工况中的使用情况另外，目前所有的测试中，缺乏对电池所能提供的剩余行驶里程估算的方法和标准因此急需一种能够在合理时间内评估动力电池全生命周期内可靠性的方法和体系，指导动力电池产品的开发和快速迭代，为动力电池的整体设计提供参考，同时能够估算电池所剩行驶里程，为电池残余寿命的评估和退役电池梯次利用的评估与筛选提供有力支撑实施任务的组织简介

4.⑴归口管理单位中国电池工业协会中国电池工业协,会，英文名称缩写CHINABATTERYINDUSTRY ASSOCIATION,CBIA,成立于年，经国家民政部注册批准，具有法人资格，为跨地区、跨部门、跨所有制的1988国家一级协会中国电池工业协会是在中华人民共和国民政部登记的社会团体，本会的党建领导机关是中央社会工作部中国电池工业协会的宗旨是为会员服务，反映企业和行业诉求，规范企业和行业的行为，维护会员的合法权益贯彻执行国家的政策法令，促进全行业经济、技术和管理水平的不断提高，推动全行业的发展中国电池工业协会的职能是对电池工业的政策提出建议，起草电池工业的发展规划和电池产品标准，组织有关科研项目和技术改造项目的鉴定，开展技术咨询、信息统计、信息交流、人才培训，为行业培育市场,组织国际国内电池展览会，协调企业生产、销售和出口工作中的问题中国电池工业协会通过管理、协调、服务和建立健全行规行约，强化全行业自律性管理，为政府和企业服务，在政府和企业之间起桥梁和纽带作用贯彻执行国家的政策法规，维护企业合法权益，促进全行业经济技术水平和管理水平的不断提高，推动全行业发展⑵组织实施单位⑶本标准起草工作组组长单位国联汽车动力电池研究院有限责任公司国联汽车动力电池研究院有限责任公司（以下简称“国联研究院”）是在工业和信息化部指导下，由有研集团牵头发起，联合国内多家整车企业、动力电池企业、材料企业和社会资本共同组建成立，股东单位家，包括有研集团、华鼎新动力基金家并列大股东，142中国一汽、上汽集团等家整车制造企业，宁德时代等家动力电池及配套材料企业，总84注册资本亿元

9.3国联研究院主要开展新能源汽车用动力电池共性技术研发、动力电池及关键材料测试验证、锂电产品设计制造及中试孵化三大主营业务年月，在工信部的支持下，依20166托国联研究院，建成我国首个国家制造业创新中心-国家动力电池创新中心外延构建中国汽车动力电池产业创新联盟，目前联盟成员单位余家年获批成立“国家动力电1802019池检测试验中心”，年获批成立“国家车用动力电池产品质量检验检测中心”，是我2020国新能源汽车动力电池行业唯一一家具备动力电池研发和中试试制能力的第三方检测机构近三年收入总体呈上升趋势，年收入为万元，年收入为万

20215930.

83202212920.69元，较去年同比上升118%；2023年收入为

13040.63万元，较去年同期略有增长国联研究院累计承担了数十项国家级科技计划项目、申请专利余项，授权专利500300余项，获得三次省部级一等奖为充分利用粤深港澳区域成熟的动力电池产业集群和创新创业氛围，加快下一代电池及材料的技术创新和成果转化国联研究院与有研（广东）新材料研究院在佛山联合设立广东分中心，建设了动力电池及系统功能特性等测试验证能力目前，得到包括比亚迪等在内龙头企业的高度认可目前，检测试验中心服务覆盖高精尖客户，在新能源汽车销量排名前企业中，服务10企业占比达60%；在动力电池装机量排名前10企业中，服务企业达70%另外正在规划新的分中心，进一步提高中心的影响力和市场占有率

二、主要工作过程1）本标准自2023年开始开展预先研究工作，标准起草工作组组织了多次标准讨论会年月项目批准后，在原预先研究的基础上对标准内容进行了进一步讨论和验证20241）年月日，秘书处在北京市组织召开了《电动汽车用蓄电池多因素耦合残22024620余寿命估算方法》本标准起草工作组第一次会议）国联汽车动力电池研究院有限责任公司、有研（广东）新材料技术研究院、中国第3一汽车集团有限公司、云山动力（宁波）有限公司、远景动力（江苏）技术有限公司、北京新能源汽车股份有限公司、荣盛盟固利新能源科技股份有限公司、苏州清陶新能源科技有限公司以及多氟多新能源科技有限公司家单位的专家参加了会议一一会议重点讨论9了电动汽车用蓄电池多因素耦合残余寿命估算方法测试对象划分，测试条件的依据等问题，并就相关议题达成一致）年月日，起草工作组组长单位根据第一次会议对本标准的讨论结果，对42024713标准草稿进行了修改，形成了标准讨论稿（第版），秘书处将标准讨论稿（第版）发11送标准起草工作组成员单位征求修改、完善意见）年月秘书处在北京市组织召开了《电动汽车用蓄电池多因素耦合残余520247170,寿命估算方法》标准起草工作组第二次会议）中国第一汽车集团有限公司、长春汽车检测中心有限责任公司、云山动力（宁波）6有限公司、苏州清陶新能源科技有限公司、多氟多新能源科技有限公司、远景动力（江苏）技术有限公司、荣盛盟固利新能源科技股份有限公司、北汽新能源蓝谷动力系统分公司、国联汽车动力电池研究院有限责任公司、有研（广东）新材料技术研究院等派代表参加了会议）本标准起草工作组组长单位报告了对标准文本的修改意见；工作组成员单位、有关7专家报告了对标准测试工况等方面的修订意见）会议详细讨论了本标准讨论稿（第版）的内容，对需要修改、完善的内容进行了81确认，并就相关问题达成一致

三、编制原则，标准的适用范围、主要内容.编制原则1⑴按照《标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则》的GB/T

1.1-20201要求和规定编制（）结合电动汽车市场现状、锂离子动力电池包和系统的技术水平以及对动力电池机2械结构可靠性评价的需求，确定动力电池机械结构可靠性评价方法的适用范围，确定了测试试验条件及方法，规定了数据处理方法及特征参数的建立过程「（）保持与《电动汽车用动力蓄电池安全要求》3GB38031-2020（）本标准旨在实现定量评价动力电池的多因素耦合可靠性等级，通过对电池进行振4动、温度和充放电的综合测试，获得对应于电池的靠性的评价指标数据，将数据代入评价公式，即可求得样品的可靠性评价系数该系数可用于对电动汽车用蓄电池的可靠性进行定量评价，同时带入剩余里程计算公式，可估算电池样品的剩余行驶里程标准的适用范围

2.本文件适用于装载在电动汽车上的动力电池包或系统包含液态锂离子电池及固态锂离子电池，其他类型消费类、储能用、固态等锂离子电池参照执行标准的主要内容

3.本文件规定了动力电池多因素耦合可靠性评价及剩余行驶里程估算方法的测试范围、规范性引用文件、符号、试验条件、试验方法、数据处理方法、各可靠性指标的计算方法、可靠性失效系数的计算方法和定量评价规则本文件规定的试验方法如下、多因素耦合测试工况下最大行驶里程计算方法1多因素耦合测试工况下最大行驶里程的计算公式为Sm=r xS01式中5m——多因素耦合测试工况下最大行驶里程；一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心——标准最大行驶里程；式中的换算因子厂计算公式为需⑵[Aexp+Ki+K2][K3RMS+K4][K5cg+K6]就―[Aexp+KI+K2][K3RMSG+K4][K54+K6]式中r——标准最大行驶里程的测试温度；产——多因素耦合测试工况下最大行驶里程的测试温度——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；不——标准最大行驶里程的充放电倍率；口——多因素耦合测试工况下最大行驶里程的充放电倍率；指前因子；A——表观活化能；£a——理想气体常数；R—、、K\~K6——基指数；14表换算因子的参数值1Ea ap KiK2K6A感KK

451.8556E

102003.

872.

151.

390.86-

0.

00740.0218-

0.

0320.

09210.

0089、可靠性指标参数采集方法2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13为连续指标和离散指标其中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、向固有频率变化、向固有频率变化率、向固有频率变化率、Z YX应变量变化、螺栓残余扭矩变化、超声探伤微裂纹长度；离散指标包括电压跳变、气密测试通过、绝缘耐压通过、可靠性评价系数计算3电池可靠性失效系数可使用如下公式计算Q=l-alnl-Qlnl-Q3E M式中Q一可靠性失效系数；a——电性能可靠性和机械结构可靠性之间的平衡系数；一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 QM1=nti ppxpp⑷QE式中Wi——连续失效形式的权重系数，其中，=

1、

2、

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

2、

3、4；Pi——离散性电性能可靠性指标，其中尸1;1±QM=n=5q xqp5式中Wi——连续失效形式的权重系数，其中5,6……10；巧——离散失效形式的权重系数，其中尸2,3；⑺——连续性机械结构可靠性指标，其中5,6……10；用——离散性机械结构可靠性指标，其中六2,3；、动力蓄电池残余寿命估算4动力蓄电池残余寿命计算公式如下S=QxSm6式中S——电池残余寿命；Q一一可靠性失效系数；S111——多因素耦合测试工况下最大行驶里程；

四、指标或试验方法确定情况测试温度

1.四综合测试以及测试前后的可靠性指标的获取过程中，环境温度对指标的测试和设备的运行状态都有一定的影响，为保持测试结果的一致性，参考现有国标可靠性测试时的温度规定，选取测试环境温度为22℃±5℃剩余行驶里程计算

2.本文件中核心部分就是电池样品剩余行驶里程的计算而计算该值的关键是求取样品所对应的四综合最大行驶里程和最终失效指标系数其中电池样品所对应的四综合最大行驶里程为通过标准电池包样品的标准最大行驶里程与换算系数计算所得，计算公式为公式1所谓标准最大行驶里程，是采用文件中所述的四综合测试条件，对标准电池包进行可靠性事件结尾测试，所取得的电池包在失效前的最大行驶里程而换算系数是通过待测电池包样品和标准电池包在通过文件中所描述的四综合测试后，得到的对应于待测样品和标准电池包的参数带入公式计算得到的最终失效指标系数来源于对电池样品所进行的四综合2测试，通过该测试所得可靠性指标系数，带入公式计算获得最终使用公式计算得出34待测样品的剩余行驶里程

五、涉及专利情况说明本标准不涉及专利

六、预期达到的社会效益等情况本标准可以定量化的评价电池包或电池系统的可靠性，对电池的可靠性受振动、温度等环境因素的影响程度给出直观且可量化的评价，同时还能够估算电池的剩余行驶里程该标准的执行，将为各主机厂提供重要的设计参考，为其优化电池的结构设计和电池生产工艺提供可靠支撑另外，该标准能够估算电池的剩余行驶里程，为电池的全寿命周期健康状态评价提供有力支撑，也对电池退役节点的确定以及梯次利用的等级评估起到参考作用

七、采用国际标准和国外先进标准的程度本标准制定过程中未采用国际标准本标准制定过程中未查到与本标准相似的国际、国外标准本标准水平为国内先进水

八、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的协调性平本标准与引用的个标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求》和4GB38031-2020检测实验室安全第部分总则，内容协调，无矛盾GB/T

27476.1-20141本标准与现行法律、法规、规章的内容无矛盾和冲突

九、重大分歧意见的处理经过和依据无

十、贯彻本标准的要求和措施建议为了便于熟悉本标准并更好、更有效的实施，建议实施时可以有个月准备期或过渡

1.6期标准发布实施后，可以在适当的时候组织本标准宣贯、培训会，推动标准得到正确

2.实施

十一、废止现行有关标准的建议无

十二、其他说明在本标准起草过程中，国联汽车动力电池研究院有限责任公司、有研（广东）新材料技术研究院、中国第一汽车集团有限公司以及北京新能源汽车股份有限公司等工作积极性较高，全面参加了标准的起草工作，为标准起草提供了大量的标准参考资料，并进行了试验验证工作《电动汽车用蓄电池多因素耦合残余寿命估算方法》标准起草工作组年月202408。