1、 ICS 29.220.99 CCS F 19 团体标准T/CES 1372022 液态金属电池储能模组技术规范 Technical specification for liquid metal battery module 2022-06-22 发布 2022-06-24 实施中国电工技术学会 发布 T/CES 1372022 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 符号、代号和缩略语.3 5 液态金属电池组技术要求.3 5.1 环境条件.3 5.2 性能要求.3 6 温度管理系统技术要求.4 6.1 温度管理系统功能.4 6.2 温度管理系统元
2、器件要求.4 6.3 温度管理系统性能要求.4 7 电池管理系统技术要求.5 7.1 电池管理系统功能.5 7.2 电池管理系统性能要求.5 8 出厂试验项目和方法.5 8.1 仪器仪表.5 8.2 电池一致性试验.6 8.3 电池组试验.7 8.4 温度管理系统性能试验.8 8.5 电池管理系统性能试验.8 T/CES 1372022 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020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。本文件由中国电工技术学会储能技术专业分会提出。本文件由中国电工技术学会归口。本文件由中国电工技术学会团体标准技术办公室提出并解释。本文件起草单
3、位：西安交通大学、华中科技大学、西安耐百特电力储能科技股份有限公司、西安西电电气研究院有限责任公司、西咸新区宁石特储能科技有限公司。本文件主要起草人：宁晓辉、蒋凯、王康丽、周妍、周敏、李浩秒、何亚玲、宋政湘、单智伟、王玉平、郑磊、沈达勇、牛帅、王晟、张娥。T/CES 1372022 1 液态金属电池储能模组技术规范 1 范围 本文件规定了液态金属电池储能模组中包含的电池组、温度管理系统及电池管理系统试验检测所应遵循的原则、技术要求和规范。本文件适用于液态金属电池储能模组，其他类型电池储能模组可参照本文件。2 规范性引用文件 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
4、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。GB/T 341312017 电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范 GB/T 362762018 电力储能用锂离子电池 GB/T 365582018 电力系统电化学储能系统通用条件 GJB 44772002 锂离子蓄电池组通用规范 QB/T 25022000 锂离子蓄电池总规范 QC/T 7432006 电动汽车用锂离子蓄电池 QC/T 8972011 电动汽车用电池管理系统技术条件 Q/GDW 18842013 储能电池组及管理系统技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 单体电池
5、 cell 构成液态金属电池储能电池组的最小单元，一般由正极、负极、电解质、外壳及引线端子组成。3.2 电池组 battery pack 多个单体电池以一定方式相连而成的组合体。3.3 储能模组 energy storage module 电池组、温度管理系统、电池管理系统的组合，还应包括外壳、端子、接口、标志及保护装置等。3.4 额定电流 rated current 电池组在规定的试验条件和方法下，可以稳定工作的电流。3.5 输出功率 output power 电池组在规定的试验条件和方法下，以额定电流运行时，单位时间内输出的能量，并由制造商声明的电池功率，单位为 W。3.6 容量 capa
6、city 电池组在规定的试验条件和方法下，以恒定电流运行时输出的电量，包括充电容量、放电容量，单位为 Ah。3.7 额定充电容量 rated charging capacity 电池组在规定的试验条件和方法下，以额定电流充电至终止电压时测得的充电容量，并由制造商声T/CES 1372022 2 明的电池容量，单位为 Ah。3.8 额定放电容量 rated discharging capacity 电池组在规定的试验条件和方法下，以额定电流放电至终止电压时的测得的放电容量，并由制造商声明的电池容量，单位为 Ah。3.9 能量 energy 电池组在规定的试验条件和方法下，以恒定电流运行时测得的电
7、池能量，包括放电能量、充电能量，单位为 Wh。3.10 额定能量 rated energy 电池组在规定的试验条件和方法下运行时，以额定电流充放电至终止电压时的测得的能量，并由制造商声明的电池能量，包括充电额定能量、放电额定能量，单位为 Wh。3.11 能量效率 energy efficiency 电池组在规定的试验条件和方法下，以恒定电流运行时，放电能量与充电能量的比值，用百分号表示。3.12 热失控 thermal runaway 电池单体内部放热反应引起不可控温升的现象。3.13 热失控扩散 thermal runaway diffusion 储能模组的单体电池发生热失控后触发与其相邻或
8、其他位置单体电池发生热失控的现象。3.14 温度管理系统 thermal management system 监测电池模组内部及单体电池表面的温度，为电池组运行提供热量的加热保温装置。3.15 保温功率 insulation power 电池组在规定的试验条件和方法下，以一定的充放电倍率运行一个完整循环，用功率分析仪测量系统的保温功率。3.16 温度控制偏差 temperature control deviation 在电池组的不同区域内分别选取至少 5 个单体电池，在其表面设置测温点，加热至运行温度后，保温一定时间后测量每个测温点的温度，计算与设定运行温度的偏差，即为温度控制偏差。3.17
9、首次稳定化时间 stabilization time 温度管理系统在一定的加热功率下，升温至电池组运行温度时所需要的最少时间。3.18 电池管理系统 battery management system(BMS)监测电池的电压、电流及荷电状态等参数，并为电池状态提供管理和控制的系统。3.19 电池均衡 battery balancing 通过电量转移减小电池组中不同电池之间的容量和电压差异。3.20 均衡电压 balancing voltage 电池组中单体电池的电压为均衡电路的低压侧电压，电池组的端电压为高压侧电压，单位为 V。3.21 均衡电流 balancing current 电池组所配
10、均衡系统用于电池均衡的转移电流，单位为 A。3.22 均衡误差 balancing error 电池组内各节单体电池的电压极差，单位为 mV。3.23 电池荷电状态 state of charge(SOC)电池实际可放出的容量（Ah）与额定容量（Ah）的比值，用百分号表示。3.24 SOC 估算误差 SOC estimation error 电池管理系统上报的 SOC 值与根据电池测试仪实时采集数据计算得到的 SOC 真值的差值，用百分号表示。T/CES 1372022 3 4 符号、代号和缩略语 下列符号、代号和缩略语适用于本文件。C5：5h 率额定容量（Ah）I5：5h 率放电电流，其数值
11、等于 C5/5h（A）E5：5h 额定能量（Wh）5 液态金属电池组技术要求 5.1 环境条件 a）运行温度：20700；b）相对湿度：5%95%；c）海拔高度：2 000m。5.2 性能要求 5.2.1 一致性 a）按照 8.2.2 进行试验，电池组中单体电池容量差异应不超出 5Ah；b）按照 8.2.3 进行试验，电池组中单体电池直流内阻差异应不超出 2m；c）按照 8.2.4 进行试验，电池组中单体电池的库伦效率应大于 98%；d）按照 8.2.5 进行试验，电池组中单体电池的能量效率应大于 70%。5.2.2 电压 电池组的额定电压宜为 12V、24V、36V、48V、72V 系列。5
12、.2.3 容量 电池模组中单体电池的额定容量应不小于 10Ah。按照 8.3.1.2 进行试验，电池组的容量应不低于额定容量。5.2.4 功率 按照 8.3.1.3 进行试验，电池组的输出功率应不低于额定功率。5.2.5 能量 按照 8.3.1.4 进行试验，电池组的能量应不低于额定能量，电池组的额定能量 E5不宜小于 2.5kWh。5.2.6 循环性能 电池组按照 8.3.1.5 进行试验，完成 1 000 次充放电循环测试后，实际容量（Ah）应不小于额定容量的 80%。5.2.7 安全性能 a）过充电：电池组按照 8.3.2.1 进行试验，不应发生起火、爆炸；b）过放电：电池组按照 8.3
13、.2.2 进行试验，不应发生起火、爆炸；c）短路：电池组按照 8.3.2.3 进行试验，不应发生起火、爆炸；d）热失控扩散：电池组按照 8.3.2.4 进行试验，不应发生起火、爆炸、热失控扩散。T/CES 1372022 4 5.2.8 电气绝缘性能 电池组的端子、连接件等应进行绝缘处理，符合 GB/T 18384.3 中第 6 章对触电防护方式的各项条款。5.2.9 通信接口 电池组与电池管理系统接口宜采用 CAN，支持 CAN2.0B 通信协议。5.2.10 标识和标志 a）电池组应具有铭牌，其内容宜包括：型号、规格、生产批号、额定能量（kWh）、额定电压（V）、生产日期等；b）电池组的第
14、一视面应有清楚可见的标志。电池组外壳应有可回收标志和高压、高温警示标志；c）电池组正负端子应分别标注，用符号“+”、“”或文字“正极”、“负极”标记；d）电池组对外接口处应有明显标记；e）标识方法应符合 GB 2894 的规定。6 温度管理系统技术要求 6.1 温度管理系统功能 液态金属电池在高温下运行，为保证电池模组正常运行，需设立温度管理系统，其应具备以下功能：a）温度管理系统为电池组在一定温度下稳定运行提供热量，应至少包括加热装置、保温材料、控制装置；b）温度管理系统应能检测保温系统内部、电池组内单体电池表面的温度；c）温度管理系统应具备温度失控时实时报警和故障保护功能；6.2 温度管理
15、系统元器件要求 a）隔热板保温性能好，因此其导热率应在 0.020.03W/mK 的范围内；b）隔热板材质轻便，密度不高于 300kg/m3；c）隔热板最高耐受温度不低于 900；d）线收缩率（24h）2%；e）隔热板在使用过程中无有毒气体产生，保证人员操作安全和不损害健康；f）温度测量元件在 01250范围内标准误差限为 2.2。6.3 温度管理系统性能要求 6.3.1 首次稳定化时间 按照 8.4.1 进行试验，电池组温度管理系统首次稳定化时长不大于 5h。6.3.2 保温功率 按照 8.4.2 进行试验，电池组正常运行状态下保温功率不大于额定输出功率的 5%。6.3.3 温度控制偏差 按
16、照 8.4.3 进行试验，温度管理系统温度控制偏差不超过5。T/CES 1372022 5 7 电池管理系统技术要求 7.1 电池管理系统功能 a）电池管理系统应能监测电池的电相关的参数信息，至少包括各单体电池及电池组的电压、回路电流等参数；b）电池管理系统应能对电池的荷电状态（SOC）进行实时估算；c）电池管理系统应能对电池组系统进行故障诊断，并可以根据具体故障内容进行相应的故障处理，上报故障码、警示和保护等；d）电池管理系统应具有均衡管理功能，平衡电池组不同单体电池间的差异；e）电池管理系统应能与变流器和就地监控装置进行信息交互。7.2 电池管理系统性能要求 7.2.1 输入电源 交流电源额定电压为 220V 或 380V，直流额定电源为 110V 或 220V。7.2.2 绝缘电阻 按 8.5.3.1 进行试验，电池管理系统与电池相连的带电部件与壳体之间的绝缘电阻值应不小于 2M。7.2.3 状态参数测量误差 a）单体电池电压采样周期为 100ms；b）单体电压测量误差5mV0.5%FS；c）电池组电压采样精度0.5%FS；d）电池组电流测量误差3%FS。7.2.4 均衡电压 按