GB/T 40433-2021 电动汽车用混合电源技术要求

　　ICS 43 . 080 CCS T 47

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 40433—2021

　　电动汽车用混合电源技术要求

　　Technicalspecificationsofcombinedpowersourceforelectricvehicles

　　2021-08-20 发布 2022-03-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 40433—202 1

　　GB/T 40433—202 1

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。

　　本文件由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC 114)归口 。

　　本文件起草单位：万向一二三股份公司、中国汽车技术研究中心有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、上汽通用五菱汽车股份有限公司、中国第一汽车股份有限公司、吉利汽车研究院(宁波)有限公司、重庆长安新能源汽车科技有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、湖南科霸汽车动力电池有限责任公司、比亚迪汽车工业有限公司、戴姆勒大中华区投资有限公司、沃尔沃汽车(亚太)投资控股有限公司、捷豹路虎(中国)投资有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、东风汽车有限公司东风日产乘用车公司、银隆新能源股份有限公司。

　　本文件主要起草人：马帅、王芳、胡建、刘波、葛俊良、刘三兵、陆春、孙焕丽、樊彬、刘磊、郝维健、袁昌荣、陈军、许科、刘 坚 坚、杨 超、邵 杰、钟 兆 鹏、尹 芳 芳、徐 国 昌、曹 荣、王 伟、王 婧 雅、濮 帆、闫 婉、姜点双、孙建伟、王影。

　　GB/T 40433—202 1

　　电动汽车用混合电源技术要求

　　1 范围

　　本文件规定了电动汽车用混合电源系统的技术要求和试验方法。

　　本文件适用于最高直流工作电压低于 60 V 的混合电源系统。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修订单)适用于本文件。

　　GB/T 2408—2008 塑料 燃烧性能的测定 水平法和垂直法

　　GB/T 19596 电动汽车术语

　　GB/T 31467 . 1—2015 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 38031—2020 电动汽车用动力蓄电池安全要求

　　3 术语和定义

　　GB/T 19596 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　混合电源系统 combinedpowersourcesystem

　　由两个或两个以上不同种类或电压等级的可充电储能单元组成的电能供给系统。

　　注：通常包括可充电储能单元、控制单元、电池管理系统、DC/DC 变换器以及相应附件(低压电路及机械总成等)，其典型结构示意图见图 A. 1 。

　　3.2

　　主电源 mainpowersource

　　混合电源系统中提供主要电能供给的电源。

　　3.3

　　辅助电源 assistancepowersource

　　混合电源系统中辅助主电源提供电能供给的电源。

　　3.4

　　容量保持率 capacityretentionrate

　　蓄电池以某一初始荷电状态在一定温度下贮存一定时间后，放电容量与初始荷电状态对应的容量之比。

　　3.5

　　容量恢复率 capacityrecoveryrate

　　完全充电的蓄电池在一定温度下贮存一定时间后，再完全充电，其后放电容量与初始容量之比。

　　4 符号与缩略语

　　下列符号和缩略语适用于本文件。

　　GB/T 40433—202 1

　　FS：满量程(Full Scale)

　　Iax ( SOC, T，t)：某 SOC,试验环境温度 T，脉冲持续时间 t下的最大允许放电电流

　　nC：电流倍率，等于 1 h放电容量的 n 倍

　　RT：室温(Room Temperature)

　　SOC：荷电状态(State of Charge)

　　5 技术要求

　　5 . 1 一般要求

　　5 . 1 . 1 混合电源系统典型应用及布置方式见附录 A 中图 A. 2 。

　　5 . 1 . 2 除非另有要求，混合电源系统在下列环境条件下应能正常工作：

　　a) 环境温度：-30 ℃ ~50 ℃ ;

　　b) 相对湿度：10%~95% ;

　　c) 气压：61.6 kPa~106 kPa。

　　5 . 1 . 3 混合电源系统各部件外壳应无明显划痕、毛刺、变形、锈蚀及裂纹等缺陷。

　　5 . 1 . 4 混合电源系统各部件外壳上应清晰、牢固地标有产品信息。

　　5 . 2 功能要求

　　5 . 2 . 1 混合电源系统应具备充放电功能，可用于存储整车制动过程中回馈的电能，以及为整车动力输出提供辅助电能。

　　5 . 2 . 2 主电源宜具备独立的电池管理系统，用于监测电源电压、电流、温度等参数，并实现故障诊断、信息记录以及故障处理等功能。

　　5 . 3 安全要求

　　5 . 3 . 1 工作电压

　　混合电源系统应满足 A级电压电路最大工作电压要求。

　　5 . 3 . 2 电气连接

　　5 . 3 . 2 . 1 电气接口应采用防错设计，用于保障各部件能够正确连接。

　　5 . 3 . 2 . 2 电气连接应牢固可靠，且不出现变形、松动、脱落等问题。

　　5 . 3 . 3 机械连接

　　5 . 3 . 3 . 1 混合电源系统各部件宜布置在不易受到碰撞或其他机械损伤的位置。

　　5 . 3 . 3 . 2 机械连接应牢固可靠，且不出现变形、松动、脱落等问题。

　　5 . 3 . 4 阻燃性能

　　混合电源系统各部件外壳应符合 GB/T 2408—2008 中规定的 V-0 级要求。 对于包含 12 V铅酸蓄电池的混合电源系统，除 12 V 铅酸蓄电池外的部件外壳应符合 GB/T 2408—2008 中规定的 V-0 级要求。

　　5 . 3 . 5 电源安全

　　5 . 3 . 5 . 1 向车辆动力系统提供能量的主电源安全性应符合 GB 38031—2020 的要求。

　　GB/T 40433—202 1

　　5 . 3 . 5 . 2 对于布置在乘客舱内的主电源，应至少满足以下一种要求：

　　a) 主电源应具备排气装置，在发生排气时通过整车排气管道将气体导出至乘客舱外;

　　b ) 按照 6 . 4 . 2 . 2 进行排气安全试验，排气成分及浓度应不会对乘客造成伤害;

　　c) 制造商应提供安全性说明文件，证明主电源排气不会对乘客造成伤害。

　　5 . 4 电性能要求

　　5 . 4 . 1 容量

　　混合电源系统或主电源按照 6 . 5 . 1 进行试验，其- 20 ℃放电容量应不低于室温放电容量的 70% , 0 ℃放电容量应不低于室温放电容量的 90% , 40 ℃放电容量应不低于室温放电容量的 95%。

　　5 . 4 . 2 功率性能

　　混合电源系统或主电源按照 6 . 5 . 2 进行试验，其室温 10 s最大脉冲充放电倍率应不低于 20C,室温10 s充放电功率密度应不低于 1 kW/kg。

　　5 . 4 . 3 无负载容量损失

　　混合电源系统或主电源按照 6 . 5 . 3 进行试验，其无负载容量损失应不低于表 1 中的要求。

　　表 1 混合电源系统无负载容量损失

　　5 . 4 . 4 存储中容量损失

　　混合电源系统或主电源按照 6 . 5 . 4 进行试验，其存储中容量损失应不低于表 2 中的要求。

　　表 2 混合电源系统存储中容量损失

　　5 . 4 . 5 高低温启动功率

　　混合电源系统或主电源按照 6 . 5 . 5 进行试验，其高低温启动功率由供需双方协商确定。

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　　5 . 5 循环寿命

　　混合电源系统或主电源按照 6 . 6 进行试验，其循环寿命由供需双方协商确定。

　　6 试验方法

　　6 . 1 试验条件

　　6 . 1 . 1 -般条件

　　6 . 1 . 1 . 1 除非另有要求，试验应在下列环境条件下进行：

　　a) 环境温度：22 ℃ ± 5 ℃ ;

　　b) 相对湿度：10%~90% ;

　　c) 大气压力：86 kPa~106 kPa。

　　6 . 1 . 1 . 2 本文件所提到的室温，是指 25 ℃ ±2 ℃ 。

　　6 . 1 . 1 . 3 混合电源系统交付时需要包括必要的操作文件，以及和试验设备相连所需的接口部件(如连接器、插头)。制造商需要提供混合电源系统的安全工作限值(如电压、电流、温度)。

　　6 . 1 . 1 . 4 当试验的目标环境温度改变时，在进行试验前试验对象需要完成环境适应过程：在低温下静置不小于 24 h;在高温下静置不小于 16 h。 试验样品如果包含混合电源系统控制单元，则环境适应过程需要将其关闭。

　　6 . 1 . 1 . 5 调整 SOC至试验目标值 m%的方法：按制造商提供的充电方式将主电源充满电，静置 1 h, 以1C恒流放电(100-m)/100 h。 每次 SOC调整后，在新的试验开始前试验对象需要静置 30 min。

　　6 . 1 . 1 . 6 试验过程中的放电倍率大小按照本文件的规定执行，充电机制和放电截止条件由制造商提供。

　　6 . 1 . 1 . 7 如果主电源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%,则在试验报告中要明确说明，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。

　　6 . 1 . 1 . 8 主电源放电电流符号为正，充电电流符号为负。

　　6 . 1 . 2 试验仪器及仪表准确度

　　6 . 1 . 2 . 1 试验仪器、仪表准确度应不低于以下要求：

　　a) 电压测量装置：±0 . 5% FS;

　　b ) 电流测量装置：±0 . 5% FS;

　　c) 温度测量装置：±0 . 5 ℃ ;

　　d) 时间测量装置：±0 . 1% FS;

　　e) 尺寸测量装置：±0 . 1% FS;

　　f) 质量测量装置：±0 . 1% FS。

　　6 . 1 . 2 . 2 试验过程中，充放电装置、温控箱等控制仪器的控制精度应不低于以下要求：

　　a) 电压：±1% ;

　　b ) 电流：±1% ;

　　c) 温度：±2 ℃ 。

　　6 . 2 数据记录

　　除非另有要求，否则试验数据(如时间、温度、电流和电压等)的记录间隔应不大于 100 s。

　　6 . 3 试验准备

　　6 . 3 . 1 混合电源系统的低压接口、充放电接口、冷却装置及电池管理系统要和试验平台设备相连，开启

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　　混合电源系统的主动和被动保护。 试验平台和电池管理系统之间实现正常通信，试验平台保证试验参数、条件与试验规程的要求一致，并保证电池系统工作在合理的限值之内，这些限值由电池管理系统通过总线传输至试验平台。 必要时电池管理系统的程序可以由混合电源系统制造商根据试验规程进行更改 。 主动保护同时也需要由试验平台保证，必要时可以通过断开混合电源系统的主接触器实现。

　　6 . 3 . 2 混合电源系统试验过程中，混合电源系统通过总线和试验平台通信，将混合电源系统状态参数和工作限值实时传输给试验平台，再由试验平台根据电池状态和工作限值控制试验过程。

　　6 . 3 . 3 试验平台检测混合电源系统的电流、电压、容量或能量等参数，并将这些数据作为检测结果和计算依据。 混合电源系统上传的参数不作为检测结果或试验依据。

　　6 . 4 安全试验

　　6 . 4 . 1 阻燃性能

　　按照 GB/T 2408—2008 的规定进行试验。

　　6 . 4 . 2 电源安全

　　6 . 4 . 2 . 1 按照 GB 38031—2020 的规定进行试验。

　　6 . 4 . 2 . 2 参照附录 B或供需双方商定的方法进行排气安全试验。

　　6 . 5 电性能试验

　　6 . 5 . 1 容量

　　按照 GB/T 31467 . 1—2015 中 7 . 1 的规定进行试验。

　　6 . 5 . 2 功率性能

　　6 . 5 . 2 . 1 功率性能试验在室温下进行，试验步骤如表 3 所示。

　　表 3 功率性能试验步骤

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　　6 . 5 . 2 . 2 功率性能试验工况分别如表 4、图 1 和图 2 所示，试验过程中需要记录的数据如表 5 所示。

　　表 4 功率性能试验工况步骤时间

　　时间/s

　　图 1 功率特性试验工况 — 电流示意图

　　图 2 功率特性试验工况 — 电压示意图

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　　表 5 功率特性试验数据记录

　　式中：

　　P10, dch — 10 s放电功率，单位为千瓦(kW) ;

　　P10 , cha — 10 s充电功率，单位为千瓦(kW) 。

　　6 . 5 . 2 . 4 用衡器测量混合电源系统或主电源的质量，然后按照式(3)和式(4)分别计算充放电功率密度。

　　式中：

　　Pden, dch —放电功率密度，单位为千瓦每千克(kW/kg) ;

　　Pden, cha —充电功率密度，单位为千瓦每千克(kW/kg) ;

　　M —混合电源系统或主电源的质量，单位为千克(kg) 。

　　6 . 5 . 3 无负载容量损失

　　按照 GB/T 31467 . 1—2015 中 7 . 3 的规定进行试验。

　　6 . 5 . 4 存储中容量损失

　　按照 GB/T 31467 . 1—2015 中 7 . 4 的规定进行试验。

　　6 . 5 . 5 高低温启动功率

　　按照 GB/T 31467 . 1—2015 中 7 . 5 的规定进行试验。

　　6 . 6 循环寿命试验

　　6 . 6 . 1 试验应在室温或供需双方商定的环境温度中进行。

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　　6 . 6 . 2 试验应采用 6 . 6 . 3 或供需双方商定的试验工况进行。

　　6 . 6 . 3 混合电源系统试验工况由“主放电工况”和“主充电工况”组成，其中“主放电工况”的放电量略多于充电量，如图 3 和表 6 所示;“主充电工况”的充电量略多于放电量，如图 4 和表 7 所示。

　　0 50 100 150 200 250 300

　　图 3 主放电工况示意图

　　表 6 主放电工况试验步骤

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　　图 4 主充电工况示意图

　　表 7 主充电工况试验步骤

　　6 . 6 . 4 试验步骤如表 8 所示，由“主放电工况”和“主充电工况”组成的大循环 SOC 波动示意图如图 5所示。

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　　表 8 混合电源系统循环寿命试验步骤

　　图 5 混合电源系统循环寿命试验 soc波动示意图

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　混合电源系统结构及应用

　　A.1 混合电源系统结构

　　一个典型的混合电源系统，如图 A. 1 所示的 48 V 混合电源系统，主要包括 48 V 电源(主电源)、 12 V电源(辅助电源)、电池管理系统、DC/DC变换器以及相应附件(低压电路及机械总成等)。

　　标引序号说明：

　　1 — 48 V 电源;

　　2 — 电芯;

　　3 — 电池管理系统;

　　4 — 电路(保险丝、电缆、继电器等);

　　5 — 接插件;

　　6 — 12 V 电源;

　　7 — 双向 DC/DC变换器。

　　图 A.1 混合电源系统典型结构示意图

　　A.2 混合电源系统应用及布置方式

　　如图 A. 2 所示，混合电源系统可与逆变器、电机等部件构成混合动力系统，可实现启停、动力辅助、能量回收以及电动爬行等功能。

　　图 A.2 混合电源系统应用示意图

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　排气安全试验

　　B.1 概述

　　本方法用于主电源排气气体成分检测和危害分析。

　　B.2 试验对象

　　试验对象为主电源。

　　B.3 试验方法

　　B.3 . 1 试验准备

　　B.3 . 1 . 1 如图 B. 1 所示，将试验样品和触发装置作为整体置于气体收集装置内，依次连接检测仪器并密封气体收集装置。

　　B.3 . 1 . 2 气体收集装置内充入惰性保护气体，惰性保护气体体积分数应大于 98%。

　　B.3 . 1 . 3 按照制造商提供的充电方法将试验对象充电至 100%SOC。

　　标引序号说明：

　　1 — 数据记录仪;

　　2 — 气体收集装置;

　　3 — 试验样品;

　　4 — 压力传感器;

　　5 — 热电偶;

　　6 — 触发装置;

　　7 — 直流电源。

　　图 B.1 试验平台示意图

　　B.3 . 2 触发排气

　　B.3 . 2 . 1 采用加热方式触发单体电芯排气时，可按照 GB 38031—2020 中 C. 5 . 3 的规定进行试验。

　　B.3 . 2 . 2 采用过充方式触发单体电芯排气时，以制造商规定且不小于 1C 的电流恒流充电至 200%SOC或制造商给定的电芯排气电压阈值后，停止充电。

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　　B.3 . 3 气体收集

　　B.3 . 3 . 1 当气体收集装置内气体温度恢复到环境温度且压强达到稳定状态(温度降低速率小于5 ℃ / h,并持续 2 h 以上)，计算产气量：

　　a) 按照式(B. 1)计算试验前气体收集装置内初始气体物质的量：

　　n1 = …………………………( B.1 )

　　式中：

　　n1 —气体收集装置内初始气体物质的量，单位为摩尔(mol) ;

　　P1 —气体收集装置初始压强，单位为帕斯卡(Pa) ;

　　V — 气体收集装置体积，单位为升(L) ;

　　R —理想气体常数，值为 8 . 314,单位为焦耳每摩尔开尔文[J/(mol · K)] ;

　　T1 — 初始环境温度，单位为开尔文(K) 。

　　b ) 按照式(B. 2)和式(B. 3)计算排气后产生气体物质的量：

　　n2 = …………………………( B.2 )

　　式中：

　　n2 —排气后达到稳定状态时，气体收集装置内气体物质的量，单位为摩尔(mol) ;

　　P2 —排气后达到稳定状态时，气体收集装置内压强，单位为帕斯卡(Pa)

　　V — 气体收集装置体积，单位为升(L) ;

　　R —理想气体常数，值为 8 . 314,单位为焦耳每摩尔开尔文[J/(mol · K)] ;

　　T2 — 排气后达到稳定状态时的温度，单位为开尔文(K) 。

　　n=n2 -n1 …………………………( B.3 )

　　式中：

　　n —排气后产生的气体物质的量，单位为摩尔(mol) ;

　　n1 —气体收集装置内初始气体物质的量，单位为摩尔(mol) ;

　　n2 —排气后达到稳定状态时，气体收集装置内气体物质的量，单位为摩尔(mol) 。

　　c) 按照式(B. 4)计算产气量：

　　V产气量 =Vm ×n …………………………( B.4 )

　　式中：

　　V产气量 — 排气后产生的气体总量，单位为升(L) ;

　　Vm —试验条件下气体摩尔体积，单位为升每摩尔(L/mol) ;

　　n —排气后产生的气体物质的量，单位为摩尔(mol) 。

　　B.3 . 3 . 2 对气体收集装置内的气体进行取样，并储存至气体采集袋。

　　B.3 . 3 . 3 将气体收集装置内剩余气体处理后，取出试验样品，对试验样品的外观进行观察记录并拍照存档。

　　B.3 . 4 气体分析

　　B.3 . 4 . 1 使用气体分析设备(如采用气相色谱仪、傅里叶红外光谱仪等)分析气体采集袋中的气体成分和浓度。

　　B.3 . 4 . 2 按照式(B. 5)计算各组分含量：

　　Vi=V产气量 × ci …………………………( B.5 )

　　GB/T 40433—202 1

　　式中：

　　vi —成分 i 的含量，单位为升(L) ;

　　v产气量 —排气后产生的气体总量，单位为升(L) ;

　　ci —成分 i 的体积浓度。

　　B.3 . 5 试验报告

　　报告包括但不限于：

　　a) 试验条件：试验地点、产品技术参数、加热装置参数等信息;

　　b ) 试验程序：试验方法、试验对象、监控点布置方案及触发装置(如加热装置、充电导线等)布置方案;

　　c) 试验结果：试验照片、监控数据(温度、电压、压强)、产气量、气体成分及浓度等;

　　d) 分析条件：分析的操作参数、环境温度、气压等;

　　e) 分析结果：测定各组分含量;

　　f) 分析日期;

　　g) 本文件中未包括但会影响分析结果的其他内容。