GB/T 48323-2026 电动道路车辆用镍氢动力蓄电池包和系统电性能试验方法

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:中国汽车技术研究中心有限公司、中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司丰田智能电动汽车研发中心(中国)有限公司、湖南科霸汽车动力电池有限责任公司、中国汽车工程研究院股份有限公司、襄阳达安汽车检测中心有限公司、东风汽车集团有限公司、一汽丰田汽车有限公司技术研发分公司、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司

本文件主要起草人:郝维健、马天翼、柳邵辉、王存、王芳、黄丹、何侠、李玉鹏、牛萍健、赵志伟、闫琳、吴胜杰、谢欢、廖成龙。

1 范围

本文件描述了电动道路车辆用动力金属氢化物镍蓄电池(简称“镍氢电池”)包和系统的电性能测试方法。

本文件适用于电动道路车辆用密封式动力镍氢电池包和系统。

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(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 2900.41—2008 电工术语 原电池和蓄电池

GB/T 31467—2023 电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能试验方法

GB 38031—2025 电动汽车用动力蓄电池安全要求

3 术语和定义

GB/T 2900.41—2008、GB 38031—2025界定的术语和定义适用于本文件。

4 缩略语

下列缩略语适用于本文件。

BCU:电池控制单元(battery control unit)

RT:室温(room temperature)

SOC:荷电状态(state of charge)

5 测试条件

5.1 一般条件

5.1.1 除另有规定,测试在温度为室温 (RT)25 ℃ ±2 ℃、相对湿度为 10% ~90%、大气压力为86 kPa~106 kPa的环境下进行。
5.1.2 测试样品交付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、插头,包括冷却接口,制造商需要提供电池包或系统的安全工作限值,以保证整个测试的安全
5.1.3 测试目标环境温度改变时,应在进行测试前将试验对象在目标环境温度下静置12 h,完成环境适应过程。如果同时满足以下条件,可提前结束环境适应过程:

电池单体温度与目标环境温度的差值不超过2 ℃;

30 min内电池单体的温度变化率不大于1 ℃/h。

5.1.4 试验对象应为电池包或系统,对于 RT 下进行的测试项目,当测试对象为新产品时,经供需双方协商一致后可用电池包或系统的单体或模块代替作为试验对象,进行试验后,根据单体或模块测试结果和电池包或系统中电池单体和模块的串并联数量换算得到电池包或系统性能测试结果。对于能量密度测试,如果使用单体或模块作为试验对象,应根据单体或模块换算得到电池包或系统能量后,结合电池包或系统质量进行计算
5.1.5 测试过程中,某些测试步骤之间需要静置一定的时间,静置时电池包或系统的低压电控单元正常工作,如电池电子部件和 BCU 等。
5.1.6 测试过程中,测试对象的热管理系统根据制造商的规定或 BCU 的指令工作,热管理系统开启或关闭状态应在测试报告中明确说明。
5.1.7 测试过程中的充放电倍率大小按照本文件的规定执行,充放电机制和充放电终止条件由制造商提供,充电和放电终止条件在不同试验项目中应保持统一
5.1.8 电池实际容量与额定容量之差的绝对值超过额定容量的3%,则应在测试报告中明确说明,并用实际容量代替额定容量作为充放电电流及SOC计算的依据。
5.1.9 如果测试对象由于电压达到截止电压、电流超过最大工作电流等原因无法完成某些测试,应省略该测量数据并在测试报告中注明无法完成测试的原因

5.2 测试仪器准确度要求

5.2.1 测量仪器、仪表准确度应不低于以下要求:

电压测量装置:±0.5% FS;
电流测量装置:±0.5% FS;
温度测量装置:±1 ℃;
时间测量装置:±0.1 s;
尺寸测量装置:±0.1% FS;
质量测量装置:±0.1% FS。

5.2.2 测量过程中,控制值(实际值)与目标值之间的误差要求如下:

电压:±1%;
电流:±1%;
温度:±2 ℃。

5.3 数据记录与记录间隔

除在某些具体测试项目中另有说明,否则测试数据(如时间、温度、电流和电压等)的记录间隔应不大于15 s。

5.4 试验准备

5.4.1.1 电池包的高压、低压及热管理系统装置和测试平台设备相连,电池包的被动保护功能应处于开启状态。
5.4.1.2 根据电池包制造商的要求和试验测试规程,测试平台检测和控制电池包的工作状态和工作参数,并保证主动保护开启,必要时可通过断开电池包的主接触器来实现。
5.4.1.3 电池包测试过程中,电池包和测试平台之间没有信息交换,电池包的参数限值由测试平台直接控制。

5.4.1.4 测试平台检测电池包的电流、电压、容量或能量等参数,并将这些数据作为检测结果或计算依据。

5.4.2.1 电池系统的高压、低压、热管理系统装置及 BCU 要和测试平台设备相连,开启电池系统的主动和被动保护。除另有规定,否则由 BCU 控制热管理系统装置的工作。必要时 BCU 的程序可以由电池系统制造商根据测试规程进行更改。
5.4.2.2 测试平台和 BCU 之间实现正常通信,测试平台保证测试参数、条件与测试规程的要求一致,并保证电池系统工作在合理的限值之内,这些限值由 BCU 通过总线传输至测试平台。
5.4.2.3 主动保护应由测试设备平台保证,必要时可以通过断开电池系统的主接触器实现。
5.4.2.4 电池系统测试过程中,电池系统通过总线和测试平台通信,将电池状态参数和工作限值实时传输给测试平台,再由测试平台根据电池状态和工作限值控制测试过程。
5.4.2.5 测试平台检测电池系统的电流、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。

6 通用测试方法

6.1 预处理循环

6.1.1 正式测试开始前,电池包或系统应先进行预处理循环,以确保测试时电池包或系统的性能处于激活和稳定的状态。预处理循环在 RT 下进行。
6.1.2 电池包或系统预处理循环步骤如下:

a) 以制造商规定的且不小于1/3C倍率的电流放电至制造商规定的放电终止条件;
b) 静置30 min或制造商规定的时间;
c) 以不小于1/3C倍率的电流或按照制造商推荐的充电方法充电至制造商规定的充电终止条件;
d) 静置30 min或制造商规定的时间;
e) 以制造商规定的且不小于1/3C倍率的电流放电至制造商规定的放电终止条件;

f) 按照5.1.3在 RT 下进行环境适应;
g) 重复上述步骤c)~f)5次。

6.1.3 如果电池包或系统连续三次的放电容量变化不高于额定容量的3%,则认为电池包或系统完成了预处理,预处理循环可中止。

6.2 标准循环

6.2.1 测试过程中按照指定的测试步骤进行,以确保电池包或系统在测试时处于相同的状态。标准循环在 RT 下进行,按照先后顺序包括一个标准放电过程和标准充电过程。
6.2.2 电池包或系统标准循环步骤如下:

a) 标准放电:以制造商规定的且不小于1/3C倍率的电流放电至制造商规定的放电终止条件,静置30 min或制造商规定的时间;
b) 标准充电:以不小于1/3C倍率的电流或按照制造商推荐的充电方法充电至制造商规定的充电终止条件,静置30 min或制造商规定的时间。

6.2.3 如果标准循环和一个新的测试之间时间间隔长于24 h,则需要重新进行一次标准充电

6.3 调整SOC至试验目标值 n%的方法

6.3.1 电池包或系统按照6.2.2中提供的方法进行标准充电。

6.3.2 电池包或系统在 RT 下按照5.1.3进行静置。
6.3.3 电池包或系统在 RT 下以1/3C倍率放电,放电时间 t 按照公式(1)计算。

t = (100 - n)/100 ×3(1)

式中:

———放电时间,单位为小时(h);

n SOC目标值的百分数。

6.4 单体和模块通用测试方法

如果采用电池单体或模块作为试验对象,预处理按照 GB 38031—2025中7.1.2执行,调整SOC方法和标准循环工况按照制造商提供的方法进行。

7 电性能测试方法

7.1 室温放电容量

7.1.1 电池包或系统在25 ℃下按照6.2.2中提供的方法进行标准充电。在充电后,电池包或系统在RT 下按照5.1.3进行静置。
7.1.2 电池包或系统在25 ℃下,高功率电池以1C倍率放电,高能量电池以1/3C倍率放电,直至达到表1中规定的终止电压。放电电流上限为800 A。终止电压为表1中电池单体终止电压与电池串联数的乘积。
7.1.3 测量放电时间,计算电池容量(Ah)并保留3位有效数字。本步骤测得的放电容量为电池包或系统的实际容量 (C_d)

放电倍率	测试温度°C
	45	25	0	-20
1/3C	1V	1V	1V	0.9V
1C	1V	1V	1V	0.9V
2C	由制造商提供
5C
10C

7.2 高低温放电容量

7.2.1 电池包或系统在25 ℃下按照6.2.2中提供的方法进行标准充电。在充电后,电池包或系统在RT 下按照5.1.3进行静置。
7.2.2 电池包或系统在-20 ℃、0 ℃、45 ℃下,高功率电池以1 C倍率放电,高能量电池以1/3 C倍率放电,直至达到表1中规定的终止电压。放电电流上限为800 A。终止电压为表1中电池单体终止电压与电池串联数的乘积。
7.2.3 测量放电时间,计算电池容量(Ah)并保留3位有效数字。

7.3 倍率容量

7.3.1 电池包或系统按照6.2.2中提供的方法进行标准充电。在充电后,电池包或系统在 RT 下按照5.1.3进行静置。
7.3.2 电池包或系统在-20 ℃、0 ℃、25 ℃、45 ℃下,按照表2中提供的倍率放电电流放电,直至达到表1中规定的终止电压。放电电流上限为800 A。终止电压为表1中电池单体终止电压与电池串联数的乘积。
7.3.3 测量放电时间,计算电池容量(Ah)并保留3位有效数字。

额定容量Ah	25°C		-20°C、0°C、45°C
<20	5C	10C	5C
≥20	2C	5C	2C

7.4 能量和质量能量密度

7.4.1.1 质量测试

电池包及系统的质量应保留3位有效数字。质量测量按照 GB/T 31467—2023中7.3提供的方法进行。

7.4.1.2 容量测试

电池包或系统的容量测试根据7.1进行。

7.4.1.3 平均电压计算

容量试验中放电期间的平均电压值应通过将放电电压随时间积分结果除以放电时间得到,也可用以下方法计算:从放电开始时起每5 s记录一次 U_n 并舍弃在不到5 s内到达放电终止电压的电压值,使用公式(2)以简化的方式计算平均电压 U_avr ,保留3位有效数字。

U_avr = (Σ_i=1ⁿ U_n)/n (2)

式中:

U_avr 平均放电电压,单位为伏特(V);

U_n 第 n 个电压记录点的电压值,单位为伏特(V);

n 电压记录点数量。

质量能量密度按照公式(3)和公式(4)计算。

W_ed = C_d U_avr(3)

式中:

W_ed 电池放电能量,单位为瓦时(Wh);

C_d 电池实际容量,单位为安时(Ah);

U_avr 平均放电电压,单位为伏特(V)。

ρ_ed = (W_ed)/m(4)

式中:

W_ed 电池放电能量,单位为瓦时(Wh);

ρ_ed 电池质量比能量,单位为瓦时每千克(Wh/kg);

m 电池质量,单位为千克(kg)。

7.5 质量功率密度和再生质量功率密度

7.5.1.1 质量测试

电池包及系统的质量应保留3位有效数字。质量测量按照 GB/T 31467—2023中7.3提供的方法进行。

7.5.1.2 电流-电压特性测试

分别在45℃、25℃、0℃和-20℃条件下,按照以下规定的条件测量10 s脉冲结束时的电压,以确定电流-电压特性,其中25℃测试时分别在20% SOC、50% SOC和80% SOC下进行测试,其他温度在50% SOC下进行测试。

a) 根据6.3中规定的程序调节SOC。
b) 根据表3中对应的电流值充电或放电,并在10 s脉冲结束时测量电压。充放电电流的上限应为800 A。充放电电流范围应由制造商规定,采样间隔应不大于1 s。如果10 s脉冲后的电压到达放电下限电压或充电上限电压,应省略该测量数据。
c) 在进行下一组放电或充电前,应静置10 min。然而,如果10 min后的电池温度没有到达目标温度,则延长静置时间。在电池温度到达目标温度后,进行下一个放电或充电程序。

测试温度	额定容量Ah	充放电倍率
0°C、25°C、45°C	<20	1/3 C	1 C	5 C	10 C
	≥20	1/3 C	1 C	2 C	5 C
-20°C	—	1/3 C	1 C	2 C	—

7.5.2.1 放电电流

当计算20% SOC、50% SOC和80% SOC的质量功率密度时,使用在7.5.1.2中得到的电流-电压特性数据,使用最小二乘法外推,计算出与放电下限电压对应的电流值,保留3位有效数字。在质量功率密度计算中,该值作为放电电流 I_d 的数值。

7.5.2.2 功率

功率按照公式(5)计算得到。

W_d = V_d I_d(5)

W_d 功率,单位为瓦(W);

V_d 放电终止电压,单位为伏特(V);

I_d 通过质量功率密度计算得到的放电电流,单位为安(A)。

7.5.2.3 质量功率密度

质量功率密度按照公式(6)计算得到

P_d = (W_d)/m(6)

P_d 质量功率密度,单位为瓦每千克 (W/kg) ;

W_d 功率,单位为瓦(W);

m 电池质量,单位为千克(kg)。

7.5.3.1 充电电流

当计算20% SOC、50% SOC和80% SOC的再生质量功率密度时,使用在7.5.1.2中得到的电流-电压特性数据,使用最小二乘法外推,计算出与充电上限电压对应的电流值,保留3位有效数字。在质量功率密度计算中,该值作为充电电流 I 的数值。

7.5.3.2 再生功率

再生功率按照公式(7)计算得到。

W_c = V_c I_c(7)

W_c 再生功率,单位为瓦(W);

V_c 充电终止电压,单位为伏特 (V) ;

I_c 通过再生质量功率密度计算得到的充电电流,单位为安(A)。

7.5.3.3 再生质量功率密度

再生质量功率密度按照公式(8)计算得到。

P_c = (W_c)/m(8)

P_c 再生质量功率密度,单位为瓦每千克 (W/kg)

W_c 功率,单位为瓦(W);

m 电池质量,单位为千克(kg)。

7.6 直流内阻

当根据7.5.1.2以恒定电流进行放电和充电时,应通过测量10 s脉冲结束时的电压来确定电流-电压特性。SOC应调整至50%,试验开始时的电池温度应设置为-20 ℃、0 ℃、25 ℃和45 ℃。

使用最小二乘法外推充放电电流的各个数值点和相应电压点。内部直流电阻 R_d (输出侧)的绝对值是使用最小二乘法生成的近似线的斜率(图1提供了计算示例),保留3位有效数字。

内部直流电阻 R (输入侧)的绝对值是使用最小二乘法生成的近似线的斜率(图2提供了计算示例),结果保留3位有效数字。

7.7 容量保持率

按照以下步骤确定电池在50% SOC下的容量保持率。

a) 在 RT 下按照6.2.2进行标准充电。
b) 应按照6.3中规定的方法将电池放电至50%的荷电状态(SOC)。然后,应按照5.1.3的要求将电池稳定在25 ℃的条件下。
c) 在 25 ℃ 的条件下,以高功率电池1C 倍率,高能量电池1/3C 倍率将电池放电至放电终止电压。此放电容量为 C_b
d) 重复步骤a)和b)。
e) 电池在45 ℃的环境温度下储存28 d。存储后,在进行步骤f)之前的24 h内的环境温度应为25 °C 。
f) 在25 ℃的条件下,以高功率电池1C 倍率,高能量电池1/3C 倍率的恒定电流对电池进行放电,直至达到放电终止电压,然后测量电池的容量。此放电容量即为 C_r

容量保持率按照公式(9)进行计算。

R = (C_r)/(C_b) ×100%(9)

R 容量保持率;

储存后容量,单位为安时(Ah);

C_b 储存前容量,单位为安时(Ah)。

7.8 能量效率

按照 GB/T 31467—2023中7.9提供的方法进行能量效率测试。

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