梯次电池技术及服务规范

技术及服务规范书1.概述1.1定义本技术要求规定了中国铁塔股份有限公司对梯次利用磷酸铁锂电池组（以下简称梯次电池）的技术要求，适用于中国铁塔股份有限公司梯次利用磷酸铁锂电池组产品的采购、使用、维护等。铁塔公司本次采购的梯次电池，要求提供电池原生产品牌、出厂日期、应用车型、作为动力电池使用年限等信息，便于建立梯次电池档案。序号品牌出厂日期原始容量应用车型已使用年限标称容量梯次出厂日期备注123说明：1）不同使用年限的单体电池，按使用年限最长的标记；2）应用车型按：a大巴车，b乘用车，c其他；3）标称容量：同一电池组中不同单体电池的标称容量，取最低值。1.2参考标准1.2.1供应商的设备应参考以下技术标准：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。1)GB/T191包装储运图示标志2)YD/T1051-2010通信局（站）电源系统总技术要求3)YD/T5040-2010通信电源设备工程安装设计规范4)YD/T2344.1-2011通信用磷酸铁锂电池组第1部分：集成式电池组5)YD/T2344.2-2015通信用磷酸铁锂电池组第2部分：分立式电池组6)Q/ZTT2217.3-2016蓄电池技术要求第3部分：磷酸铁锂电池组（集成式）7)YD/T1363.3-2014通信局(站)电源、空调及环境集中监控管理系统第3部分：前端智能设备协议1.2.2本技术要求与中国行业标准不一致的地方，以本技术要求为准；本文件提出的具体技术要求高于上述文件和规范要求的，以本文件为准。1.2.3如无特别说明，本技术规范书提及的试验方法应符合YD/T2344.1-2011《通信用磷酸铁锂电池组第1部分：集成式电池组》的规定。1.3名词和术语1.3.1梯次利用磷酸铁锂单体电池梯次利用磷酸铁锂单体电池是指原在电动汽车上使用的动力磷酸铁锂电池，退役后容量下降但性能仍满足通信使用要求，其单体电池标称电压为3.2V。1.3.2梯次磷酸铁锂电池模块由梯次利用磷酸铁锂单体电池并联或串联而成的电池组合。1.3.3电池管理系统（BMS）主要用于对梯次电池充电过程、放电过程和安全性进行管理，提高梯次电池使用寿命，并为用户提供相关信息的电路系统的总称，一般由监测、保护电路、电气、通讯接口等组成。BMS应能实现对单体电池的监测和管理。1.3.4梯次磷酸铁锂电池组（简称梯次电池）由若干个电池模块或单体电池和电池管理系统组成，电池模块或单体电池与电池管理系统可放置于一个单独的机械电气单元内，也可分立放置。1.3.5额定容量指在环境温度为25℃±2℃条件下，梯次电池以3h率放电至终止电压时所应提供的电量，用C3表示，单位为安时(Ah)；3h率放电电流用I3表示，数值为0.33C3，单位为安培（A）。1.3.6原始容量指梯次利用电池作为原动力电池在电动汽车上使用时的初始额定容量。1.3.7标称容量指梯次利用电池重组后出厂标定的额定容量，该容量用于标识整组电池容量。1.3.8实测容量指梯次利用电池送检样品经过实验室测试的实测额定容量。梯次利用电池的实测容量与标称容量的差值应为正偏差。2.主要技术要求2.1物理性能2.1.1电池组成（1）48V电池组由3.2V单体磷酸铁锂电池串联组成。（2）电池组应配置BMS管理系统，且每个BMS独立管理一组梯次电池。2.1.2电池组类型梯次电池组分为两种类型：（1）模块级梯次利用：直接对动力电池模块进行利用，形成48V通信用电池组。（2）单体电池级梯次利用：对动力电池模块进行拆解、分选后，对单体重组PACK应用，形成48V通信用电池组。2.1.3电池组安装方式电池组安装方式采用标准机柜或支架安装方式。2.1.4外观（1）电池组表面应清洁，无明显变形，无机械损伤，接口触点无锈蚀；（2）电池组表面应有必需的产品标识，且标识清楚；（3）电池组的正、负极端子及极性应有明显标记，便于连接；（4）电池组的电源接口、通讯（或告警）接口、复位键应有明确标识；（5）电池及电池组应进行走线布局设计，使电池连接线、控制线布局美观、整齐；（6）集成式电池组应有接地端子并明确标示。2.2电气性能2.2.1工作环境条件：（1）铁锂电池和BMS在-5℃～55℃环境条件时应可以正常工作。秦岭淮河以北工作温度低于-5℃的地区，供应商需额外配置不小于100W的直流加热装置以保证磷酸铁锂电池正常工作。加热装置安装方式如下：1）加热系统可采用加热膜、加热板或相变材料等方式；2）加热系统应避免造成电池组短路。说明：基于加热系统的安装位置、工艺多样性，不再明确具体的方式。（2）工作相对湿度范围：≤95%(45℃±2℃)。（3）贮存相对湿度范围：≤95%(45℃±2℃)。（4）大气压力范围为：70kPa～106kPa。2.2.2电池性能一致性电池模块内各单体电池应为同一厂家生产、结构相同、化学成分相同的产品，且符合下列要求：（1）静态开路电压差：电池组完全充电后，静置2h时间内各电池之间的静态开路电压最大值与最小值的差值≤250mV（2）容量差：组内单体电池之间容量最大值、最小值与平均值的差值比≤平均值的±5％。（3）内阻差：组内单体电池之间的内阻最大值、最小值与平均值的差值比≤平均值的±50％。2.2.3充电方式电池组充电方式详见Q/ZTT2217.3-2016《蓄电池技术要求第3部分：磷酸铁锂电池组（集成式）》5.3.2和5.3.3条。2.2.4充电限制（1）单体电池均充充电电压为3.50V～3.60V，默认值为3.53V；单体电池的浮充充电电压为3.38V～3.50V，默认值为3.38V。（2）电池组的均充充电电压限制范围为56.0V～57.6V，默认值为56.4V；电池组的浮充电压为54V～56V，默认值为54V。2.2.5放电性能（1）应满足下表要求：环境温度放电电流技术要求25℃0.33C3电池组放电实测容量应不低于标称容量的95％。1C3电池组放电实测容量应不低于标称容量的90％。-10℃0.1C3电池组放电实测容量应不低于标称容量的60％，且外观应无变形、无爆裂。55℃1C3电池组放电实测容量应不低于标称容量的95％，且外观应无变形、无爆裂。（2）单体电池放电终止电压范围：2.60V～2.80V，默认值为2.70V。（3）48V电池组应满足0.5C3(A)放电要求。在环境温度25℃±2℃的条件下，以0.5C3电流放电至单体电池终止电压43.2V，电池极柱、汇流排不应熔断，外观应无异常。电池组端子、内部汇流装置、电池连接条以及BMS应可承受0.5C3的放电电流。（4）48V电池组按0.5C3电流放电时，正负极总压降（含内部连接条和BMS）≤300mV。2.2.6容量保存率电池组按规定进行测试，其最终实测容量应不低于标称容量的95％。2.2.7梯次电池组寿命要求环境温度25℃时，电池组60%DOD0.33C3循环寿命应不少于下表所列工况下的次数要求。适用场景一、二类市电工况三、四类市电工况新能源、削峰填谷工况标称循环寿命（次）40080015002000循环寿命验收方法：在线测试验收，通过FSU进行60%DOD充放电测试，测试周期一个月（充放电循环30次），测试梯次电池的衰减率，不同循环寿命的衰减率不超过以下值：标称循环寿命（次）4008001500200030次充放电衰减率1.5%0.75%0.4%0.3%2.2.8BMS的可靠性BMS的MTBF应不小于10万小时。2.3安全性能2.3.1抗热冲击：电池组按规定进行抗热冲击试验，应不起火、不爆炸。2.3.2抗过充电：单体电池或电池组充满电后，将恒流恒压源电压设定为1.5倍标称电压，以0.1C3（A）电流继续对其充电8h，应不起火、不爆炸。2.3.3抗过放电：电池模块按规定进行抗过放电试验，应不起火、不爆炸。2.3.4抗短路：电池模块按规定进行抗短路试验，应不起火、不爆炸。2.3.5高温储存：电池按规定进行高温存储试验，应不漏液、冒烟、起火或爆炸。2.3.6抗加热：电池按规定进行抗加热试验，爆炸电池没有任何部分穿透网屏，没有部分或全部电池突出网屏。2.3.7抗挤压：电池按规定进行抗挤压试验，应不起火、不爆炸。2.3.8抗低压：电池按规定进行抗低压试验，应不漏液、冒烟、起火或爆炸。2.3.9恒定湿热：电池组充满电后，将其放入60℃±2℃、相对湿度为90%～95%的恒温恒湿箱中静置12h后，再将其取出在环境温度25℃±2℃的条件下静置2h，目测其外观，再以0.33C3电流放电至终止电压，其外观应无明显变形、锈蚀、冒烟或爆炸，其容量应不低于额定值的90％。2.3.10抗振动：电池组充满电后，进行X、Y、Z三个方向的振动试验。从10Hz～55Hz循环扫频振动90min～100min，扫频速率为1oct/min，位移幅值（单振幅）为0.8mm，其外观应无明显损伤、漏液、冒烟或爆炸，并能正常工作。2.3.11温度循环：电池按规定进行温度循环试验，其应不漏液、冒烟、起火或爆炸；电池组外观无破裂，无质量损失，容量不低于初始状态时的70％。2.3.12阻燃性能：对于塑料外壳和保护盖的电池组，按规定进行测试，外壳应符合GB/T2408-2008中第8.3.2条FH-1(水平级)和第9.3.2条FV-0（垂直级）的要求。2.3.13绝缘电阻：对于金属外壳的电池、一体化电池组，电池组正负极接口分别对电池组金属外壳的绝缘电阻不小于2MΩ。注：绝缘要求不适用于塑料外壳和保护盖的电池组。2.3.14绝缘强度对于金属外壳的电池组，电池组正负极接口分别对电池组金属外壳能够承受50Hz、有效值为500V的交流电压（漏电流≤10mA）或710V的直流电压1min，应无击穿、无飞弧现象。2.4BMS基本功能2.4.1BMS外观应符合以下要求：1）BMS布局合理、质量可靠，无明显变形，无机械损伤；2）BMS导线线径、载流量满足充放电和均衡的要求；3）与BMS有关的通讯接口、告警指示、状态指示应有明确标识；4）BMS电路板应进行三防（防潮湿、防霉变、防盐雾）处理。2.4.2单体节数管理范围BMS系统应能管理16只及以内单体电池。2.4.3工作电压BMS的额定工作电压为直流48V，工作范围为36V～60V。2.4.4休眠功能BMS应具有休眠功能，具体要求如下：——运输、贮存或离线状态下，BMS应处于彻底断开状态；——BMS系统应具备手动启动和手动彻底断开的功能；——当梯次利用电池由在线状态（即电池组输出端正负极、通信接口与外界连通的状态）转入离线状态（即电池组输出端正负极、通信接口与外界断开的状态）时，BMS应具有甄别功能，根据电力及电池组状况自动进入休眠，休眠延迟时间宜在1min～0.5h可调。——当梯次利用电池由离线状态（即电池组输出端正负极、通信接口与外界断开的状态）转入在线状态（即电池组输出端正负极、通信接口与外界连通的状态）时，BMS应能判别并自动激活，且根据电力及电池组状况调整工作状态。2.4.5信息采集要求（1）每个BMS独立管理一组单体电池。（2）采集内容如下：遥测：电池组容量（SOC）、电池组总电压、单体电池电压、充放电电流、温度（电池温度4个及以上，环境温度1个）；遥信：保护功能状态、电池组充放电状态、电池组总电压高告警、电池组总电压低告警、电池组充电过流告警、电池组放电过流告警、单体电池充电过压告警、单体电池放电欠压告警、电池组短路告警、电池高/低温告警、环境高/低温告警、电池组容量过低告警、BMS故障状态告警（可选）等。（3）数据刷新时间间隔（周期）≤2秒（休眠状态除外）。（4）具有存储功能a)保护与告警、保护与告警恢复时应能记录，能区分告警类别并以时间（年/月/日/时/分）为基础记录如下参数：单体电压、总电压、充/放电容量、充/放电电流、温度等。b)除能正常记录保护与告警、保护与告警恢复时信息外，可通过设置，记录一定时间段内的梯次电池参数：单体电压、总电压、充/放电容量、充/放电电流、温度等。c)应具有一定的存储容量，存储时间段、时间