儲能用鋰離子電池系統通用質量特性目??次目??次 I前??言 II儲能用鋰離子電池系統通用質量特性 1范圍 1規范性引用文件 1術語和定義 2符號 3通用測試條件 3試驗環境 3試驗容差 3試驗裝置 3試驗準備 4通用質量特性要求和試驗方法 4環境適應性 4可靠性 11測試性 13維修性 15保障性 17安全性 19電磁兼容性 21附 錄 A 23附 錄 B 25I儲能用鋰離子電池系統通用質量特性范圍本標準規定了儲能用鋰離子電池系統通用質量特性的要求和試驗驗證方法。本標準適用于以儲能為應用場景的鋰離子電池系統(含電池簇/包及電池管理系統)，包含固定式及可移動式應用場景下的鋰離子電池系統（以下簡稱鋰離子電池系統）。規范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T2423.4-2008 電工電子產品環境試驗第2部分:試驗方法試驗Db:交變濕熱GB/T2423.5-2019 環境試驗第2部分:試驗方法試驗Ea和導則:沖擊GB/T2423.17-2008 電工電子產品環境試驗第2部分:試驗方法試驗Ka:鹽霧GB/T2423.22-2012 環境試驗第2部分:試驗方法試驗N:溫度變化GB/T2423.56-2018 環境試驗第2部分:試驗方法試驗Fh:寬帶隨機振動和導則GB/T5080.7-1986 案GB/T9414.5-2018 維修性第5部分:測試性和診斷測試GB/T9414.9-2017 中文標準名稱:維修性第9部分:維修和維修保障GB/T18387-2017 電動車輛的電磁場發射強度的限值和測量方法GB/T18655-2018 車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法GB/T19951-2019 道路車輛電氣/電子部件對靜電放電抗擾性的試驗方法GB/T21437.2-2008 道路車輛由傳導和耦合引起的電騷擾第2部分:沿電源線的電瞬態傳導GB/T33014.2-2016 道路車輛電氣/電子部件對窄帶輻射電磁能的抗擾性試驗方法第2部分:電波暗室法GB∕T33014.4-2016 道路車輛電氣∕電子部件對窄帶輻射電磁能的抗擾性試驗方法第4流注入(BCI)法GB/T36276-2018電力儲能用鋰離子電池GJB2072 維修性試驗與評定標準GJB2547A-2012 裝備測試性工作通用要GJB3872-1999 裝備綜合保障通用要求GJB/Z99-1997系統安全工程手冊T/CEC171-2018 電力儲能用鋰離子電池循環壽命要求及快速檢測試驗方法IEC60706-5:2007Maintainabilityofequipment-Part5：Testabilityanddiagnostictesting1術語和定義batterycluster電池管理系統 batterymanagementsystem監測電池的電壓、電流、溫度等參數信息，并對電池狀態進行管理和控制的裝置。environmentaladaptabilitylife日歷壽命calendarlife是指電池從生產之日起到壽命終止的這段時間以年為計量單位的時間。cyclelife是指在一定的充放電條件下，電池容量衰減到某一規定值之前，電池能經受的充電與放電循環次數。reliability產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。可靠性的概率度量亦稱可靠度。測試性testability（maintainability保障性 supportability系統的設計特性和計劃的保障資源，包括人力能滿足系統工作要求的程度。safety產品具有不導致人員傷亡、設備或系統損壞、重大財產損失、或不危及人員健康和環境的能力。電磁兼容性（EMC）electromagneticcompatibility現場可更換單源（LRU）linereplaceableunit2可由用戶或維修支持方直接在設備上更換的可更換的硬件或軟件單元。車間可更換單源（SRU）shopreplaceableunit可在用戶庫房/車間、同級的維修支持方或在供方車間可更換的硬件或軟件單元。機內測試（BIT）built-intest產品內在的能自動識別和定位故障的測試。虛警falsealarm由故障指示時未發現故障的情況。平均修復時間(修復或復原)（MTTR）meantimetorepair（orrestorationorrecovery）平均無故障間隔時間(MTBFmeantimebetweenfailure符號Prcnn小時率額定充電功率，電池模塊的單位為kW,電池簇的單位為kW或MW。Prdn’n小時率額定放電功率，電池模塊的單位為kW,電池簇的單位為kW或MW。通用測試條件試驗環境除另有規定外，試驗環境應符合以下要求：a）溫度：15℃～35℃；b）相對濕度：25%～75%；c）大氣壓力：86kPa～106kPa。試驗容差除另有規定外，試驗容差應符合以下要求：a）溫度：±2℃（樣品經受不到循環氣流的死角：±5℃）；b）濕度：±5%；加速度：±1dB功率譜密度(PSD):±3dB。試驗裝置3試驗裝置應符合下列要求：0.1%FS；（除有特殊規定的之外2℃，濕度波動度±3%；0.5%FS；0.5%FS；溫度測量裝置：準確度±1℃；±1s；尺寸測量裝置：準確度±1mm；質量測量裝置：準確度0.1%FS，樣品測量誤差≤0.5%。試驗準備初始化充電儲能鋰離子電池系統的初始化充電應按照下列步驟進行：在（25±5）5h，或電池簇各部件溫度均達到（25±5）℃的時間，取較長者；Prdn’30min；Prcn30min。初始化放電儲能鋰離子電池系統的初始化放電應按照下列步驟進行：在（25±5）5h，或電池簇各部件溫度均達到（25±5）℃的時間，取較長者；Prcn30min；Prdn’30min。試驗樣品準備試驗樣品準備應符合下列要求：試驗裝置應檢測和控制電池系統的工作狀態和電壓、電流、溫度等工作參數。通用質量特性要求和試驗方法環境適應性振動目的驗證儲能鋰離子電池系統在全壽命期間，在運輸過程中，經受振動環境應力影響的能力。試驗條件優選采用隨機振動試驗方法。4固定使用注：超過35T振動臺測試能力的一般采用模擬運輸方式。試驗室試驗固定使用時試驗室用隨機振動功率譜譜密度曲線見下圖1,隨機振動功率譜密度見表1：圖1 隨機振動功率譜密度曲線表1 固定使用高速公路運輸隨機振動功率譜密度Z軸(垂向)Y軸（橫向）X軸（縱向）頻率Hz功率譜密度（PSD）g2/Hz頻率Hz功率譜密度值（PSD）g2/Hz頻率Hz功率譜密度值（PSD）g2/Hz100.01500100.00013100.00650400.01500200.00065200.006505000.00015300.000651200.00020780.000021210.00300790.000192000.003001200.000192400.001505000.000013400.000035000.00015RMS1.04gRMS0.204gRMS0.74g試驗時間每軸向：1h(相當于運輸1600km)現場試驗（超出振動臺能力范圍可移動式（例如車載)使用可移動式：M1N122：5圖2 可移動式：M1和N1車輛的隨機振動功率譜密度曲線圖表2 可移動式：M1和N1車輛的隨機振動功率譜密度頻率Hz功率譜密度（PSD）Z軸(垂向)g2/Hz功率譜密度（PSD）Y軸（橫向）g2/Hz功率譜密度（PSD）X軸（縱向）g2/Hz50.0150.0020.00610-0.005-150.015--20-0.005-30--0.006650.001--1000.001--2000.00010.000150.00003RMS0.64g0.45g0.50g試驗時間在三個互相垂直方向上每方向：12h2）N13：圖3 M1和N1以外車輛使用的隨機振動功率譜密度曲線6表3 可移動式：M1和N1以外車輛使用的隨機振動功率譜密度頻率Hz功率譜密度（PSD）Z軸(垂向g2/Hz（PSD）Y（橫向）g2/Hz功率譜密度（PSD）X軸（縱向）g2/Hz50.0080.0050.002100.0420.00250.018150.0420.00250.018400.0005--60-0.0001-1000.00050.0001-2000.000010.000010.00001RMS0.73g0.57g0.52g試驗時間在三個互相垂直方向上每方向：12h安裝試驗要求試驗應在標準大氣的環境條件下進行；試驗前，樣品應進行初始化充電，以便對振動試驗前后的功能和性能進行對比和檢查；試驗程序固定使用在帶包裝狀態下進行；可移動式（如車載)使用，按可移動式上安裝狀態進行；GB/T2423.56-2018合格判據試驗結束后，觀察2h：樣品外觀和結構：無變形與損壞、無冒煙、無火花、無起火爆炸、無活動部件飛出等現象；樣品聲稱的樣品聲稱的功能、各項性能參數均應正常。。沖擊目的驗證儲能鋰離子電池系統在全壽命期間，在運輸過程中，經受沖擊環境應力影響的能力。試驗條件沖擊試驗采用：半正弦沖擊脈沖，見下圖4：7圖4 標稱半正弦沖擊脈沖波形固定使用沖擊脈沖加速度：7gn；沖擊次數：在Z軸±方向各6次。可移動式（例如車載使用沖擊脈沖加速度：50gn，或按下式計算出的量值，二者取小者：30000kg加速度值gn30000kg式中：kg：樣品重量；沖擊脈沖持續時間：11ms；沖擊次數：在三個互相垂直軸線的六個方向上各進行3次沖擊,共18次沖擊。安裝試驗要求試驗應在標準大氣的環境條件下進行。在試驗開始時，影響樣品功能并與試驗結果相關的所有保護設備都應運行。試驗前，樣品應進行初始化充電，以便對沖擊試驗前后的功能和性能進行對比和檢查。試驗程序沖擊試驗參照GB/T2423.5-2019中的方法進行。8合格判據試驗結束后，觀察2h：樣品外觀和結構：無變形與損壞、無冒煙、無火花、無起火爆炸、無活動部件飛出等現象。樣品聲稱的功能、各項性能參數均應正常。低氣壓目的驗證儲能鋰離子電池系統經受低氣壓環境應力影響的能力。本條款適用于海拔高于2000m～5000m地區使用的儲能鋰離子電池。試驗條件1）2000m<海拔高度≤4000m，壓力：61.2kPa，溫度：20±5℃，時間：5h。2）4000m<海拔高度≤5000m，壓力：53.9kPa, 溫度：20±5℃，時間：6h。試驗要求試驗前，樣品應進行初始化充電，以便對低氣壓試驗前后的功能和性能進行對比和檢查。樣品應在通電運行狀態下進行試驗。試驗程序10kPa/min5.1.3.2試驗條件中規定的高度和溫5.1.3.210kPa/min速率升至試驗所在地氣壓值。制造商應提供電流銳變限值，電壓異常作為終止試驗條件。合格判據試驗結束后，觀察2h：樣品外觀和結構：無變形與損壞、無冒煙、無火花、無起火爆炸等現象；樣品聲稱的功能、各項性能參數均應正常。溫度沖擊（溫度快速變化循環）目的驗證儲能鋰離子電池系統在全壽命期間，經受溫度快速變化環境應力影響的能力。試驗條件溫度范圍：-40℃～+60℃ 在最高與最低溫度值上各保持最高和最低溫度值之間轉換時間為：30min，循環5次。試驗要求試驗前，樣品應進行初始化充電，以便對快速溫變循環試驗前后的功能和性能進行對比和檢查。樣品應在非通電運行下進行試驗。安裝將樣品放入快速溫變箱中。9試驗程序GB/T2423.22-2012中的方法進行。合格判據試驗結束后，觀察2h：樣品外觀與結構：外觀無變形/損壞、無冒煙、無火花、無起火爆炸等現象；樣品聲稱的功能、各項性能參數均應正常。3）符合GB/T36276-2018中5.4.3耐壓性能要求。濕熱目的驗證儲能鋰離子電池系統經受濕熱環境應力影響的能力。試驗條件交變濕熱，在最高溫度60℃，濕度95%RH的環境下循環5次，每次持續時間24h。樣品應在非通電運行狀態下進行試驗。安裝將樣品放入濕熱試驗箱中。試驗要求試驗前，樣品應進行初始化充電，以便對濕熱試驗前后的功能和性能進行對比和檢查。樣品應在非通電運行狀態下進行試驗。試驗程序按GB/T 2423.4試驗Db:交變濕熱試驗（12h+12h循環）進行，其中最高溫度60℃，每循環24h,共循環5次。在第3循環結束時進行中間檢測。合格判據試驗結束后，觀察2h：樣品外觀與結構：外觀無變形/損壞、無冒煙、無火花、無起火爆炸等現象；樣品聲稱的功能、各項性能參數均應正常。3）符合GB/T36276-2018中5.4.3耐壓性能要求。鹽霧目的驗證儲能鋰離子電池系統直接暴露在鹽霧大氣環境中使用和儲存時經受鹽霧環境影響的能力。試驗條件（分子質量數。35℃±2pH6.5~7.2之間。24h8h40℃，93%RH16h。10從下述兩種方法中選擇符合預期使用條件的試驗方法：IP552個循環。6個循環。安裝將樣品放入鹽霧試驗箱中。試驗要求試驗前，樣品應進行初始化充電，以便對鹽霧測試前后的功能和性能進行對比和檢查。試驗樣品應在非通電運行狀態下進行試驗。試驗程序GB/T2423.17-20082部分:Ka:鹽霧》進行。合格判據試驗結束后，觀察2h：樣品外觀與結構：外觀無腐蝕、無冒煙、無火花、無起火爆炸等現象；樣品聲稱的功能、各項性能參數均應正常。免測試對象對完全安置在乘員艙、行李艙、貨艙等經受不到鹽霧影響的對象，可不要求進行鹽霧試驗。可靠性可靠性試驗目的驗證儲能鋰離子電池系統的可靠性水平指標是否達到任務書、合同、技術規范中規定的要求。指標名稱R(tTT之后的某段時間內不發生失效的概率。即指執行其功能的能力的概率密度，可靠度是時間的函數，是小于1R(t1。2）MTBF：指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔，它反映了產3）任務可靠性MTBCF：致命故障之間平均間隔時間，它給出的是能正常完成任務的信息。指標設計值名稱規定值民用可靠性標準稱：可接收的MTBF值，代號：m0最低可接受值民用標準稱：不可接收MTBF值：代號：m1可靠性指標量值11例1：R(t0.999

MTBF

-tlnRs(t)假設任務時間：t=16h(一次充放電時間)-tMTBF lnRs(t)

16hln(0.999)

16=0.001

=16000h可接收的MTBF值：即設計值（規定值）：m0=θ0=16000h不可接收的MTBFMTBFMTBF值=16000h

m0 =Dm d

，假設Dm=d=3，則m1=θ1=3

=5333h可靠性定量指標驗證實驗室可靠性試驗按GB/T5080.7中的規定進行。可靠性仿真現場使用評估GB/T5080.7壽命本標準采用平均壽命。目的指標要求日歷壽命不低于10年或循環壽命達到2000次時，充\放電能量保持率不小于60%。a)循環壽命12T/CEC171-2018中的規定進行。b)日歷壽命參照T/CEC171-2018中的有關規定進行。循環和日歷壽命的加速驗證為節省驗證時間和費用，本標準允許采用加速模型進行驗證。25℃，能加速到的最高溫度取同時采用溫度和充放電倍率加速，其加速系數可為二者之和。測試性目的測試性指標現場使用表4 測試性指標指標BIT自動檢測BIT+現場人工檢測故障檢測率（到單個LRU）90%95%故障隔離率（到單個LRU）95%100%虛警率5%內場級檢測故障隔離定位要求如下：SRU90％；SRU95％；SRU100％。測試要求故障檢測率和故障隔離率通常采用模擬故障的方法進行驗證。為保證所需的置信度需3塊儲能鋰離子電池系統，每塊儲能鋰離子電池模擬故障的樣本量為：30個，附表A.1中給出了測試性用模擬故障樣本示例。可靠性試驗、環境適應性、性能試驗、使用試驗數據均可收集作為計算測試性的數據。單獨測運行試時應作專門記錄。注：測試性模擬故障示例見附錄A。測試方法13BITLRUSRU的故障檢測和故障隔離能力；對每個技術狀態控制項目進行功能測試，發現設備異常能力；BIT的檢測和隔離故障的能力；被測設備與測試設備的兼容性；BIT故障檢測和故障隔離指示與脫機測試結果之間的符合程度。測試性定量指標驗證式中：

NFD100%nrFD￣故障檢測率；NFD￣用規定的方法正確檢測到的故障數；n￣模擬的故障總數。故障隔離率（定位率）Nr NFIL100%N式中：

FILFDNFIL：用規定方法正確隔離到不大于規定模糊故障度的故障數；NFD：用規定方法實際檢測出的故障數。3）虛警率在規定期間內發生的虛警數與同一時間內故障指示總次數之比。式中：rFAS:虛警率NFA：虛警次數

NFA100%N

NFANF

)100%NF:真實故障指示數N：指示（報警）總次數14測試性定性評估功能劃分電氣劃分結構劃分測試點要求測試點是否足夠多到能測量或激勵內部各電路節點，從而使故障檢測和隔離達到一個高的水平上；嵌入式診斷（性能監測、BIT、中央測試系統等）要求是否滿足和合理；。故障信息的指示、報告、記錄（存貯）直觀、清晰、安全;有關外部診斷測試、兼容性、維修能力達到要求；測試點是否能方便通過系統或設備的插頭或測試插頭連接到自動化測試設備上；高電壓或大電流的測試點在結構上是否與低電平的隔離了，是否要符合安全規定；是否消除了消除測試點與自動化測試設備之間的相互影響，以保證設備連接到自動化測試設備上后，性能不會降低;選擇的測試點是否符合自動化測試設備的頻率要求和測量精度；測試點的測量值是否以設備的公共地為基準。參照標準GB/T9414.5-2018、IEC60706-5:2007GJB2547A-2012進行。維修性目的維修性指標平均修復時間：現場維修：MTTR：4h（從開始卸下故障件到更換上新件到能正常運行的時間）。定量指標驗證15現場維修指標計算：假設服從常用正態分布。平均修復時間 MTTR的觀察值： Xi Xin?X 1ni1式中：、X:平均維修時間的觀察值（點估計值）Xi:每次的維修時間n:維修次數判決條件nX0dn判決：符合上式則接受,否則拒絕式中：0:

平均修復時間的規定值n1n n1置信區間

?2:

1lnXii1

XL

X

dnZ/2n

UX

dnZ1/2dn置信區間：[μL，μU]式中：α：制造方風險;β：使用方風險，可假設：制造方與使用方風險相同。4）樣本量維修性樣本量需大于等于30，當維修性樣本量小于30時（通常都不夠），需采行模擬故障補充樣本。如果規定的自然樣本量=30，則在驗證實驗前要準備120個模擬故障樣本（為了確保置信度）,當自然樣本量不夠，隨時從模擬故障樣本中抽取。注：維修性模擬故障示例見附錄B。定性評估良好的可達性需要經常維修的檢查點、測試點、檢查窗等的維護點的布局是否在便于接近和檢查的位置，給維修設備、維修人員是否提供了適當的可達性、工作部位和操作空間。16完善的防差錯措施明顯的識別標記具有良好的檢測能力具有良好的維修安全性具有良好的人素工程BIT、脫機自動測試、人工測試，以提供一個一致的完整的維修能力，提供自動化程度與維修水平的技能依=以及維修性和預防性維修要求一致。維修性驗證方法參照標準維修性評估與驗證可參考GB/T9414.9-2017或GJB2072進行。保障性目的（包和管理系統的設計特性和計劃的保障資源滿足使用要求的能力及保障性水平指標是否達到任務書、合同、技術規范中規定的要求。保障性指標反映的是儲能鋰離子電池真實使用狀況，即在長期運行的情況下儲能鋰離子電池處在正常狀態的概率。A0≥90%備件利用率：為保證儲能鋰離子電池能快速維修所需的可更換單元等部件器材的品種和數量。17PUR≥95%定量指標驗證1）A0MTBMAMTTRMTTPMTMLD式中：MTBMA:平均維修活動間隔時間MTTR:平均修復時間MTTP

預防性維修時間MTMLD:平均管理和保障資源延誤時間2）式中：

NU100%n

備件利用率NU:實際使用的備件數n:擁有的備件數定性評估定性評估主要是對保障性資源的評估，以此保證資源是否達到規定的功能和性能要求。具體是指：確保保證資源與動力電池的匹配性、保障資源的協調性。主要內容：1）評估人員配備的數量、專業、技術等級是否合適，是否符合合同要求。2）供應保障評估備件和消耗品等的品種和數量的合理性，能否滿足使用和維修要求。3）保障設備驗證保障設備的功能和性能是否滿足要求，評價品種和數量的合理性，與儲能鋰離子電池系統的匹配性和有效性。4）訓練和訓練保障評估訓練的有效性以及訓練裝置的功能和數量是否滿足訓練要求和利用率。5）技術資料6）保障設施評估保障設施是否滿足儲能鋰離子電池使用、維修、貯存要求7）包裝、裝卸、貯存、運輸評估儲能鋰離子電池能否經受包裝、裝卸、貯存、運輸中各種環境條件下的安全性。188）計算機資源保障參照標準GB/T9414.9-2017、GJB3872-1999安全性目的驗證儲能鋰離子電池安全性設計是否達到任務書、合同、技術規范中規定的要求。安全性指標安全失效率（1106P h安全可靠度（R0.999999s h安全風險預警率（到可更換單元）：鋰離子電池本身能預警災難性事件的能力，以“%”表示：Pp99%安全性指標驗證對安全性指標的驗證，由于災難性事件是小概率事件，實驗室驗證的難度大，建義：設計階段:通過對設計的復核、技術評審進行；安全失效率19NLP NT式中：P：安全失效率NL：災難事故總數（循環壽命或日歷壽命）；NT：壽命單位（循環壽命或日歷壽命）總次數。安全可靠度

RNWNSNT2式中：RS：安全可靠度NW：不發生災難事故的總數（循環壽命或日歷壽命）NT2：壽命單位總數（循環壽命或日歷壽命）安全風險預警率

PNP100%NpNA式中：PP：預警率NP：預警到災難性事件的次數NA：壽命期間發生的災難性事件總次數（循環壽命或日歷壽命）抗惡劣環境的安全能力組成儲能鋰離子電池系統的電池模塊必須是已通過GB/T36276-2018《電力儲能電池用鋰離子電池》中5.3的安全性能相關試驗（過充電、過放電、短路、擠壓、跌落、熱失控擴散）合格的產品；組成儲（包和管理系統必須是已通過GB/T36276-2018安全性定性評估20工程分析法仿真法利用仿真和虛擬技術，以此進行試驗驗證和評估。檢查法評審法演示法軟件安全性要驗證所有軟件的安全性。可利用可追溯性矩陣使驗證覆蓋到所有軟件；要驗證其它非關鍵軟件設計元素失效不會危及安全性關鍵功能的執行跟蹤危險安全性工作機構（政府部門參考標準安全性驗證與評估可參考:GJB/Z99《系統安全工程手冊》進行。電磁兼容性目的驗證儲能鋰離子電池滿足電磁干擾和抗擾相關限值要求。試驗方法、程序及合格判據電磁干擾要求：21按照GB/T18655-2018進行測試，滿足輻射發射和傳導發射等級三限值要求。按照足GB/T18387-2017進行測試，滿足電磁場發射限值要求。按照GB/T21437.2-2008進行測試，滿足瞬態傳導發射限值III要求。電磁抗擾要求：按照GB/T33014.2-2016進行測試，強度100V/m，輻射抗擾度測試結果等級A要求。按照GB/T33014.4-2016進行測試，強度100mA，大電流注入抗擾度測試結果等級A要求。按照GB/T21437.2-2008進行測試，電源線瞬態抗擾度測試等級III要求。按照GB/T19951-2019進行測試，靜電放電試驗符合接觸放電和空氣放電相關要求。22附 錄 A(資料性附錄)測試性模擬故障示例表A.1 模擬故障示序號故障內容模擬方法權重識別及隔離情況記分1BMU通信中斷拔出任意一個BMU通信插頭2%2BCU通信中斷拔出任意一個BCU通信插頭2%3BMS與EMS通信中斷拔出BMS與EMS的通信插頭2%4BMS與PCS通信中斷拔出BMS與PCS的通信插頭2%5EMS與P