T_CITSA 08.1-2021 轨道交通车载储能系统测试方法 第1部分：锂离子动力电池系统.pdf

T/CITSA 08.1-2021 ICS45.060.20 S50 团 体 标 准 T/CITSA 08.1-2021 轨道交通车载储能系统测试方法第 1 部分：锂离子动力电池系统 Test methods for onboard energy storage system of railway transportation equipment Part 1:Traction battery system 2021-04-19 发布 2021-04-19 实施 中国智能交通协会 发布发布T/CITSA 08.1-2021 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语.1 4 符号和缩略语.3 5 技术要求.3 6 检验方法.6 7 检验规则.17 附录 A.20 附录 B.21 T/CITSA 08.1-2021 II 前 言 本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本部分由中国智能交通协会提出并归口。本部分起草单位：中车工业研究院有限公司、北京交通大学、中车唐山机车车辆有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、中车大连机车有限公司。本部分主要起草人：齐洪峰、王轶欧、彭飞、周高伟、张言茹、付稳超、李克雷、陈吉超。T/CITSA 08.1-2021 1 轨道交通车载储能系统测试方法 第 1 部分：锂离子动力电池系统 1 范围 本部分规定了轨道交通车载储能动力锂离子电池包/系统（以下简称锂离子电池包/系统）的术语和定义、技术要求、检验方法、检验规则。本部分适用于装载在轨道交通车辆上的动力锂离子电池包/系统。2 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/T 42082017 外壳防护等级（IP 代码）GB/T 195962017 电动汽车术语 GB/T 21413.1 铁路应用 机车车辆电气设备 第 1 部分：一般使用条件和通用规则 GB/T 21563 轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验 GB/T 24338.42018 轨道交通 电磁兼容 第 3-2 部分：机车车辆 设备 GB/T 25119 轨道交通 机车车辆电子装置 GB/T 31467.12015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第 1 部分:高功率应用测试规程 GB/T 314862015 电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法 3 术语和定义 3.1 锂离子电池包 lithium-ion battery pack 通常包括锂离子电池组、检测和控制电路以及相应附件，具有从外部获得电能并对外输出电能的能力。3.2 锂离子动力电池系统 lithium-ion battery system 一个或一个以上的锂离子电池包及相应附件（管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备及机械总成等）构成的能量存储装置。3.3 锂离子电池电子部件 lithium-ion battery electronic components 采集或者同时监测锂离子电池包电和热数据的电子装置，必要时可以包括用于电池单体均衡的电子部件。注：电池电子部件可以包括单体控制器。电池单体间的均衡可以由电池电子部件控制，或者通过电池控制单元控制。3.4 额定容量 rated capacity of battery pack/system 在规定条件下测得的并由制造商宣称的锂离子电池包或系统的放电容量值。注：改写自 GB/T 31467.12015，3.3。3.5 电池系统最小管理单元 battery system minimum management unit 电池管理系统管理的最小锂离子电池单元。T/CITSA 08.1-2021 2 3.6 可用容量 available capacity 在规定条件下，从完全充电的锂离子电池包或系统中释放的容量值。注：改写自 GB/T 195962017，3.3.3.4.5。3.7 荷电状态 state-of-charge，SOC 当前锂离子电池包或系统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。注：改写自 GB/T 195962017，3.3.3.2.5。3.8 荷电保持率 charge retention ratio 锂离子电池包或系统充满电在一定条件下搁置后，按照规定放电条件可以释放的容量占搁置前可用容量的百分比。3.9 容量恢复能力 capacity recovery 完全充电的锂离子电池包或系统在一定温度下储存一定时间后，再完全充电，其后放电容量与初始容量之比。注：改写自 GB/T 314862015，3.8。3.10 低功率型锂离子电池 low power lithium-ion battery 室温下，最大允许持续输出电功率（W）和 1C 倍率或制造商规定的额定倍率下放电能量(Wh）的比值低于 3 的锂离子电池。注：最大允许持续输出电功率指电池一次放电至终止电压且不对电池造成损害的最大功率（下同）。3.11 中功率型锂离子电池 medium power lithium-ion battery 室温下，最大允许持续输出电功率(W）和 1C 倍率或制造商规定的额定倍率下放电能量（Wh）的比值大于等于 3 且低于 10 的锂离子电池。注：最大允许持续输出电功率（W）与 1C 倍率或制造商规定的额定倍率下放电能量(Wh）的比值。3.12 高功率型锂离子电池 high power lithium-ion battery 室温下，最大允许持续输出电功率(W）和 1C 倍率或制造商规定的额定倍率下放电能量（Wh）的比值不低于 10 的锂离子电池。注：最大允许持续输出电功率（W）与 1C 倍率或制造商规定的额定倍率下放电能量(Wh）的比值。3.13 典型工况 typical working condition 根据轨道交通车辆使用工况提取的，能够体现车辆电池使用典型温度、功率、电流及 SOC 使用区间特征的工况条件。3.14 爆炸 explosion 突然释放足量的能量产生压力波或者喷射物，可能会对周边区域造成结构或物理上的破坏。3.15 起火 fire 电池包或系统任何部位发生持续燃烧（火焰持续时间大于 1s）。火花及拉弧不属于燃烧。注：火焰持续时间大于 1s 是指单次火焰持续时间，而非多次火焰的累计时间。3.16 外壳破裂 housing crack T/CITSA 08.1-2021 3 由于内部或外部因素引起电池包或系统外壳的机械损伤，导致内部物质暴露或溢出。3.17 泄漏 leakage 液体从电池中漏出。注：以测试对象外部可见为准。3.18 热失控 thermal runaway 电池单体放热连锁反应引起电池温度不可控上升的现象。4 符号和缩略语 下列符号适用于本文件。C1：室温下，1 小时率额定容量(Ah）；In：室温下，n 小时率放电电流，其数值等于 C1/n(A）；I-c(SOC,T,t）：某 SOC，试验环境温度 T(），脉冲持续时间 t 下的最大充电电流；I-d(SOC,T,t）：某 SOC，试验环境温度 T(），脉冲持续时间 t 下的最大放电电流；RT：室温（room temperature）；LT：电池工作最低温度（Lowest working temperature）；HT：电池工作最高温度（Highest working temperature）。5 技术要求 5.1 一般要求 5.1.1 外观 系统表面应平整、干燥、无外伤、无污物、无腐蚀，外壳无变形及裂纹。锂离子动力电池系统应有清晰和耐久性标志，标识至少包括：a)制造商名称或商标；b)型号或系列号；c)生产系列号、日期或代码。这些信息宜标在铭牌上，标志应不易磨损，字迹清楚、易读。5.1.2 动力线和极性 动力线应具有明显标识；动力锂离子电池包或系统的正负极应该标在接线端子附近，正确清晰，标识所用。5.1.3 外形尺寸及重量 锂离子动力电池系统的外形尺寸及重量应符合制造商提供的产品技术条件。5.1.4 室温放电容量 测试对象按 6.3.5 进行室温放电容量试验时，锂离子电池包或系统常温放电容量与额定容量之差的绝对值不应超过额定容量的 5%。5.1.5 无负载容量损失 测试对象按 6.3.6 进行无负载容量损失试验时，室温和高温下的荷电保持率均不低于初始容量 85%，容量恢复均不低于初始容量的 90%。T/CITSA 08.1-2021 4 5.1.6 储存中容量损失 测试对象按 6.3.7 进行储存中容量损失试验时，容量恢复不低于初始容量的 90%。5.1.7 IP 等级 根据整车技术条件中的防护等级要求，电池包或系统的 IP 等级测试结果应符合 GB/T 42082017的规定。5.1.8 电磁兼容 根据整车技术条件中的电磁兼容要求，电池包或系统的电磁兼容测试结果应符合 GB/T 24338.4 的规定。5.1.9 绝缘电阻 测试对象按 6.3.10 进行绝缘电阻试验时，主回路的绝缘电阻不应小于 5M。5.1.10 介电强度 电池包或系统的介电强度应符合 GB/T 21413.1 的规定。5.2 安全要求 5.2.1 机械冲击 测试对象按 6.4.1 进行机械冲击试验时，锂离子电池包或系统无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸等现象，保持连接可靠，结构完好。试验后电池与外壳的绝缘电阻值不应小于 100/V 或整车技术条件规定数值。5.2.2 耐振动 测试对象按 6.4.2 进行耐振动试验时，锂离子电池包或系统功能及性能应符合 GB/T 21563 规定，锂离子电池包或系统无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸等现象，保持连接可靠，结构完好。试验后电池与外壳的绝缘电阻值不应小于 100/V 或整车技术条件规定数值。5.2.3 模拟碰撞 测试对象按 6.4.3 进行模拟碰撞试验时，电池系统设计强度与紧固程度满足碰撞时的受力需求，证明电池系统不会因碰撞而发生重大位移或结构松动。5.2.4 挤压 测试对象按 6.4.4 进行挤压试验时，锂离子电池包或系统无泄漏、外壳破裂、无起火、爆炸现象。5.2.5 温度冲击 测试对象按 6.4.5 进行温度冲击试验时，锂离子电池包或系统无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象，试验后电池与外壳的绝缘电阻值不应小于 100/V 或整车技术条件规定数值。5.2.6 湿热循环 测试对象按 6.4.6 进行湿热循环试验时，锂离子电池包或系统无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后 30 min 之内的绝缘电阻值不应小于 100/V 或整车技术条件规定数值。5.2.7 外部火烧 测试对象按 6.4.7 进行外部火烧试验时，锂离子电池包或系统不应爆炸，若有火苗，应在火源离开2min 内熄灭。5.2.8 盐雾 T/CITSA 08.1-2021 5 测试对象按 6.4.8 进行盐雾试验时，锂离子电池包或系统无泄漏、外壳破裂、起火或爆炸现象。5.2.9 高海拔 测试对象按 6.4.9 进行高海拔试验时，锂离子电池包或系统无放电电流锐变、电压异常、泄露、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后绝缘电阻不应小于 100/V 或整车技术条件规定数值。5.2.10 过温保护 测试对象应具有过温保护功能，按 6.4.10 进行过温保护试验时，电池管理系统起作用，锂离子动力电池系统无泄露、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后电池与外壳的绝缘电阻值不应小于 100/V 或整车技术条件规定数值。5.2.11 过充电保护 测试对象应具有过充电保护功能，按 6.4.11 进行过充电保护试验时，电池管理系统起作用，锂离子动力电池系统无泄露、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后电池与外壳的绝缘电阻值不应小于 100/V或整车技术条件规定数值。5.2.12 过放电保护 测试对象应具有过放电保护功能，按 6.4.12 进行过放电保护试验时，电池管理系统起作用，锂离子动力电池系统无泄露、外壳破裂、起火或爆炸现象。试验后电池与外壳的绝缘电阻值不应小于 10