国家标准 GB/T40433一2021 电动汽车用混合电源技术要求 Ieehnicalspeeificationsofeombinedpowersoureeforeleetricvehieles 2021-08-20发布 2022-03-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T40433一2021 次目前言范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义符号与缩略语 4 技术要求试验方法 - 附录A资料性混合电源系统结构及应用排气安全试验附录B资料性) --
GB/40433一2021 前言本文件按照GB/T1.1一2020<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/TC114)归口本文件起草单位:万向- 三股份公司、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()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、郝维健哀昌荣、陈军,许科、刘坚坚杨超部杰、钟兆鹏、尹芳芳、徐国昌、曹荣、王伟、王贿雅、猴帆目她姜点双、孙建伟、王影
GB/40433一2021 电动汽车用混合电源技术要求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60V的混合电源系统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/T24082008塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法 GB/T19596电动汽车术语 GB/T31467.1一2015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 GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求术语和定义 GB/T19596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combimed powersoureesystem 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 mainp0wersource 混合电源系统中提供主要电能供给的电源 3.3 辅助电源assistaneepowersouree 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ceapaeityretentionrate 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 recoveryrate 容量恢复率capacity 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符号与缩略语下列符号和缩略语适用于本文件
GB/T40433一202 Fs满量程(FullSeale 1'.(s0cC,T,):某SOC,试验环境温度T,脉冲持续时间'下的最大允许放电电流 nC:电流倍率,等于1h放电容量的n倍 RT室温(RoomTemperature) Soc;荷电状态(SatefCharge) 5 技术要求 5.1 -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环境温度;一30C~50C; a bb 相对湿度:10%95%; c 气压;61.6kPa106kPa 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G;B/T2408一2008中规定的V-0级要求对于包含12V铅酸蓄电池的混合电源系统,除12V铅酸蓄电池外的部件外壳应符合G;B/T2408一2008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GB38031一2020的要求
GB/40433一2021 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 a 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; b 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 c 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,其一20C放电容量应不低于室温放电容量的70% 0C放电容量应不低于室温放电容量的90%,40C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10s最大脉冲充放电倍率应不低于20C,室温 10s充放电功率密度应不低于1kw/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混合电源系统类型试验温度试验周期容量保持率容量恢复率 97% RT 168h(7d 95% 95% RT 720h(30d 90% 主电源为锂离子蓄电池的混合电源系统 40C 168h(7d 90% 96% 40C 720h(30d 85% 94% RT 90% 97% 68h(7d 720h(30d 85% 96% RT 主电源为镍氢蓄电池的混合电源系统 40 168h(7d 85% 97% 40C 720h(30d 70% 95% 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混合电源系统类型试验温度试验周期容量保持率容量恢复率 " 45 85% 92% 主电源为锂离子蓄电池的混合电源系统 720h(30d 主电源为镍氢蓄电池的混合电源系统 5C 720h(30d 70% 95% 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
GB/T40433一202 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试验方法 6 6.1试验条件 6.1.1一般条件 6.1.1.1除非另有要求,试验应在下列环境条件下进行环境温度:22C士5C; aa bb 相对湿度:10%~90%; e 大气压力86kPa 106kPa 6.1.1.2本文件所提到的室温,是指25C士2C 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24h;在高温下静置不小于16h 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1h,以 1C恒流放电(00一m)/100h 每次s0C调整后,在新的试验开始前试验对象需要静置30min. 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s0C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试验仪器、仪表准确度应不低于以下要求 6.1.2.1 电压测量装置;士0.5%FS a b 电流测量装置;士0.5%FS; 温度测量装置:士0.5C; c d 时间测量装置;士0.1%FS 尺寸测量装置;士0.1%Fs ee D 质量测量装置;士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电压;士1%; a 电流:士1% b c 温度:士2C 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100s 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
GB/40433一2021 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/T2408一2008的规定进行试验 6.4.2 电源安全 6.4.2.1 按照GB38031一2020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/T31467.12015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功率性能试验步骤序号混合电源系统或主电源状态试验方法章条号环境适应 6.1.1.4 标准充电按照GB/T31467.1一2015中6.2.1b 标准循环按照GB/T31467.12015中6,2 调整soc至80%或厂家给定使用上限socC值 6.1.1.5 6.1.1.4 环境适应功率性能试验 6.5.2.2 调整SOC至50%或厂家给定SOC值 6.1.1.5 环境适应 6.1.1.4 功率性能试验 6.5.2.2 调整soC至30%或厂家给定使用下限soc值 10 6.1.1.5 环境适应 11 6.l.l.4 6.5.2.2 功率性能试验 12
GB/T40433一202 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增量累计时间电流 20C或1'.(S0C,RT,10) 10 10 取两者绝对值之间较大值 30 40 -20C或-I'.(s0c,RT,10). 10 5o 取两者绝对值之间较大值 10 60 25 20 15 10 1 30 20 40 50 70 h -10 -15 -20 -25 时间/s 图1功率特性试验工况- 电流示意图 6 20 30 40 50 60 时间人s 图2功率特性试验工况 -电压示意图
GB/T40433一2021 表5功率特性试验数据记录时间电压电流对应电流值 U 20c或1'.(s0c,RT,1o). U 0.l 取两者绝对值之间较大值 20C或1'.(SoC,R,l0)7 10 U 取两者绝对值之间较大值 40 U -20C或一I'(S0C,RT,l0). U 40.l 取两者绝对值之间较大值 -20C或-1'.(s0oc,RT, l0 U 50 取两者绝对值之间较大值 60 试验过程中,混合电源系统或主电源的电压不应超过压保护限值和欠压保护限值按照式(I)和式(2)分别计算10,充放电功率 6.5.2.3 P10.ddh=U2×I P =U×I！ 10.h 式中: -10、放电功率,单位为千瓦(kw); Po.A P -10s充电功率,单位为千瓦(kW) 1o,dha 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 Pan,dh=P0,dh/M =P /M 尸e 10,chn/ 式中: 放电功率密度,单位为千瓦每千克(kw/Akg) P 充电功率密度,单位为千瓦每千克(kw/kg):; Pdn.hN 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/T31467.1一2015中7.3的规定进行试验 6.5.4存储中容量损失按照GB/T31467.1一2015中7.4的规定进行试验 6.5.5高低温启动功率按照GB/T31467.12015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
GB/T40433一202 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 25 20 15 10 94 -10 -15 -20- 100 150 200 250 00 50 时间/s 图3主放电工况示意图表6主放电工况试验步骤累计时间 SOC 时间增量电流倍率 -2.778 20C 15 10c 10 5.556 32 47 5C -10.000 67 0C 20 -l0.000 72 -15C -7.917 10 82 -10c -5.139 37 l19 -5C 0.000 20 139 0c 0.000 l44 15C -2.083 10 154 10C -4.861 37 -10.000 191 5C 20 211 0C 10.000 216 -12.5C -8.264 -7.5c 一6.806 223 35 258 一5( -1.944 42 d 300 -1.944
GB/40433一2021 心 20 I5 SOC=十1.94% -10 -15 -20 1OO 150 250 300 时间/s 图4主充电工况示意图表7主充电工况试验步骤 s(0c 时间增量累计时间电流倍率 lp -15C 2.083 10 15 -10C 4.861 37 52 -5C 10.000 20 72" 0C 10.000 77 20C 7.222 87 l0 10C 4.444 32 119 5c 0.000 20 0C 0.000 139 144 -12.5C 1.736 151 -7.5C 3,194 49 200 一5C 10,000 20 220 0C 10,000 225 15C 7.916 235 10c 5.139 10 23 258 5c 1.944 42 300 0C 1.944 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
GB/T40433一2021 表8混合电源系统循环寿命试验步骤步骤试验内容按照6,5.1方法测试容量按照GB/T31467.1一2015中7.2的规定或供需双方商定的方法测试直流内阻按照6.1.1.5方法调整SOC至80%或供需方商定的主电源工作上限SO0C 搁置30t min 运行"主放电工况”直到 -30%sSoC或者供需方商定的主电源工作下限s0oc,或企业规定的放电终止条件运行“主充电工况”直到 0%Soc或者供需方商定的主电源工作上限soc,或企业规定的充电终止条件重复步骤5一6共50次重复步骤17,直到以下任一条件达到: 电池可用容量衰减到出厂状态的50% -直流内阻增加到出厂状态的150%; 电池的功能性能不满足整车使用需求能量吞吐量达到设计要求; -供需双方商定的电池寿命终止条件按照6.5.1方法测试容量 10 按照GB/T31467.1一2015中7.2的规定或者供需方商定的方法测试直流内阻步骤3中调节soC时,需要基于步骤1中测量得到的容量值进行调节， 00 80 60 4 主放电工况充电工况 20. 20o0 000 8000 10000 200o 6000 时间/s 图5混合电源系统循环寿命试验SoC波动示意图 10
GB/40433一2021 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 -个典型的混合电源系统,如图A.1所示的48V混合电源系统,主要包括48V电源(主电源 12V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 -48V电源; -电芯 -电池管理系统; -电路(保险丝、电缆、继电器等); -接插件; -12V电源; -双向Ic/D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电池控制单元电池控制单元主电源辅助电源双向DCDC 电子控制单元逆变器电机内燃机图A.2混合电源系统应用示意图 11
GB/T40433一2021 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气体收集装置内充人惰性保护气体,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%S0c 标引序号说明数据记录仪气体收集装置; 试验样品; -压力传感器; 热电偶触发装置; -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GB38031-2020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阔值后,停止充电 12
GB/40433一2021 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5C/h，并持续2h以上),计算产气量按照式(B.1)计算试验前气体收集装置内初始气体物质的量 B.1 n1 式中气体收集装置内初始气体物质的量,单位为摩尔(mol); n 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) -理想气体常数,值为8.314,单位为焦耳每摩尔开尔文[J/mol K; R T -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 .V B.2 n2 RT 式中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) na 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 2 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/molK]; T 排气后达到稳定状态时的温度,单位为开尔文(K) B.3 1=1？n 式中: -排气后产生的气体物质的量,单位为摩尔(mol); -气体收集装置内初始气体物质的量,单位为摩尔(mol) 1 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) 1，叛照式B.0)计算产气量 B.4 V声气极=V×" 式中: 排气后产生的气体总量,单位为升(L) V声气#" 试验条件下气体摩尔体积,单位为升每摩尔(L/mol): V，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 V=V声气xc B.5 13
GB/T40433一2021 式中 V 成分i的含量,单位为升(L); V 排气后产生的气体总量,单位为升(L); 声气量 -成分i的体积浓度 B.3.5试验报告报告包括但不限于试验条件:试验地点、产品技术参数、加热装置参数等信息 a 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; 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、气压等分析结果;测定各组分含量 e f 分析日期本文件中未包括但会影响分析结果的其他内容 g 14

电动汽车用混合电源技术要求分析

随着环保意识的不断增强与能源危机的日益严峻，电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具，正在逐渐得到广泛的认可和推广。然而，目前电动汽车还存在续航里程短、充电时间长等问题，因此如何提升其续航性能成为了当前一个亟待解决的问题。

混合电源技术作为解决电动汽车续航问题的有力手段，已经引起了广泛的关注。GB/T40433-2021《电动汽车用混合电源技术要求》是我国首个关于电动汽车混合电源技术的国家标准，该标准规定了电动汽车混合电源系统的组成要求、技术指标以及测试方法等方面的要求。

混合电源技术的优势

混合电源技术是指将两种或以上的能量储存系统组合在一起，通过智能控制实现最优化的能量调配，以达到提高续航里程、延长电池寿命等目的。相比于单一电源系统，混合电源系统具有以下优势：

提高续航里程：混合电源系统可以根据当前车速、驾驶习惯等因素自动切换电源，使得汽车始终保持最佳的能量利用状态，从而有效地提高续航里程。
缩短充电时间：混合电源系统不仅可以通过多种能量来源为电池充电，还可以将制动能量等回收能量转化为电能进行储存，从而有效地缩短了充电时间。
延长电池寿命：混合电源系统可以通过优化能量调配策略，避免电池频繁充放电，从而延长了电池的使用寿命。

混合电源系统的组成要求

GB/T40433-2021标准规定了混合电源系统由燃油系统、蓄电池系统和其他能量储存系统三部分组成。其中，燃油系统主要由发动机、燃料系统和排放系统等组成；蓄电池系统主要由动力电池组、低压电池和电控系统等组成；其他能量储存系统则包括超级电容器、储氢罐和太阳能电池等。

此外，标准还规定了混合电源系统在不同工况下的工作方式和切换策略，如启动和熄火、纯电驱动、混合动力驱动等工况。

混合电源技术的技术指标

标准中对混合电源系统的技术指标进行了详细的规定，包括以下方面：

混合电源系统的能量转换效率

动力电池组的总储电量和最大输出功率

低压电池的容量和输出功率

超级电容器的额定电压和容量

储氢罐的总容量和储氢量

太阳能电池板的额定输出功率和工作温度范围

标准要求混合电源系统在不同工况下的能耗、续航里程、加速性能等指标均应符合一定的要求，以保证其在实际使用中具有较好的性能表现。

总结

GB/T40433-2021《电动汽车用混合电源技术要求》标准的出台，为电动汽车混合电源技术的发展提供了重要的法规依据。混合电源技术的优势在于可以通过智能控制实现最优化的能量调配，从而有效地提高续航里程、缩短充电时间并延长电池寿命。同时，标准规定了混合电源系统的组成要求和技术指标，为生产商提供了明确的指导和标准。

相信随着电动汽车产业的不断发展，混合电源技术将会得到更广泛的应用和推广，为人类创造更加清洁、高效的出行方式。