锂离子蓄电池系统基础标准说明

快乐每一天

来源：全国电子测量仪器标准化委员会电子电源标准化分技术委员会

1. 概述
1.1 任务来源

    锂离子蓄电池系统基础标准是依据国家发展改革委员会《发改办工业[2008]1242 号》文(以下简称《1242 号文》的安排起草的。

1.2 必要性和现状

    锂离子蓄电池具有比能量和比功率高，使用寿命长，绿色无污染等显著特点，是铅酸等低性能、高污染落后电池的最优替代产品，是新型二次蓄电池发展的方向。我国已经将锂离子蓄电池产业发展列为节能与新能源产业的重点支持的对象。从十五开始，已经将其列入“863”重大专项。在国家产业政策和科技项目的，我国锂离子蓄电池关材料、关键技术和产品研究都取得了重大进展。

    虽然小容量功率型锂离子蓄电池与国际先进水平相比，仍有一定的差距。但大容量能量型锂离子蓄电池的产业发展，已经处于国际领先水平。

    当前，单体电池的性能，已经基本能够满足用户要求。

虽然制造成本仍高于铅酸蓄电池，但权生命周期内的使用成本，已经优于铅酸等传统蓄电池。锂离子蓄电池产业化建设正处于快速发展中。三年内“建立动力模块生产体系，形成10 亿安时（Ah）车用高性能单体动力电池生产能力”的重大产业化规划，已经正式列入《汽车产业调整和振兴规划》。

    基于离子迁移型得锂离子蓄电池对充放电的要求，与铅酸等可逆电化学反映类蓄电池完全不同。由于锂离子蓄电池成组应用技术、系统集成关键技和关键零部件、及产品研究，严重滞后于锂离子蓄电池的发展，造成电池成组后发生过充电、过放电、超温和过流问题，致使成组锂离子蓄电池使用寿命大幅缩短，安全性大幅下降，甚至发生燃烧、爆炸等恶性事故。

    上述问题已经成为制约锂离子蓄电池产业发展的主要问题，也是当前节能与新能源汽车产业发展的技术瓶颈。

    锂离子蓄电池系统集成关键技术、关键零部件和产品研究，是当前迫切需要解决重大技术关键。工业和信息化部及科技部都已经将锂离子蓄电池系统关键技术研究和产业化列入了相关产业化或科技目。

    标准化是产业化的技术基础。锂离子蓄电池是处于发展初期的新型高技术产业。除已经制定了《QC/T943-2006 电动汽车用锂离子蓄电池》行业标准外，国内外，锂离子蓄电池系统相关标准仍处于空白状态。

    国家节能与新能源汽车专家组组长，清华大学教授欧阳明高认为：

    “ 我国电动汽车技术发展到今天，在车用动力电池、电机、电传动等领域，已经取得了一批不错的成果。车用动力电池技术虽然还不是很成熟，但发展的速度与发达国家相比并不算慢。对电池单体进行测量时，显示出的各项指标基本达到设计要求。但是，真正集成为一个动力总成，或者集成到整车上的时候，却发现与单体测量时的情况有很大出入”。

   “车用动力电池总成并非将一个个单体电池串联或并联在一起就行了那么简单。将数十个甚至上百个电池集成在一起，并将它们集成到车上，在世界范围内都是一项高新技术，绝不是看起来那么容易的事情，有能力解决这一难题的单位或个人也不是太多。”（《电动车辆研究与开发》 NO170）。

   国家电网公司营销部人事认为：“目前市场上的动力电池在模块电压、总成电压、接口和通讯协议、外型尺寸和安装尺寸，充放电和维护管理规程等方面，还非常不统一。这就需要有关部门尽快制定和出台“电动汽车动力电池国家标准和行业标准”（《电动车辆研究与开发》 NO172）。

    锂离子蓄电池系统主要包括电池系统、充电系统、放电系统和维护管理系统。是一个函括多个技术领域和行业产品的高技术集成系统。当前，由于标准的缺失，技术和产品研究处于完全无序的状态。

    鉴于锂离子蓄电池系统产业处于发展初期，制定国家标准的时机还不成熟，先行制定业标准，经过一段时间的发展，待时机成熟后，再制定国家标准较为妥当。
为此，机械科学研究总院提出，由中国电子商会牵头，依托机械科学研究总院，联合相关企业、科研院所和大专院校，以锂离子蓄电池系统行业基础标准体系为切入电，推动制定锂离子蓄电池系统标准体系。

1.3 组织情况

    制定标准必然触及到相关企业的经济利益，技术和知识产权。在市场环境下，国家产业政策和良好的市场前景双重驱动下，及企业渴求发展及利益最大化，资源的整合是顺利完成标准起草的关键。为了充分整合已有资源，真实反映行业技术发展水平，提高标准的起草质量，为大多数企业和市场接受，采用了“由行业协会牵头，依托机械科学研究总院，联合相关企业、科研院所和大专院校”的组织模式。组成具有广泛代表性的起草工作组”在组织原则。

    依据《1242 号文》的安排，由电源行业协会牵头，在充分协调和准备的基础上，2008 年11 月19 日成功招开了标准起草工作组成立暨第一次起草工作组会议。参加首次起草工作的单位有43 个，其中主要起草单位（即起草组核心成员单位）22 个，函括了锂离子蓄电池、蓄电池管理系统、充电设备、电动汽车、通讯电源等行业，起草人包括锂离子蓄电池的材料、制造工艺和产品研究技术人员、电力电子、自动控制、计算机技术、现场总线等专业技术人员，具有广泛的代表性（见附：起草人名单）。

    会议上成立了标准起草工作组：

    组长： 王秉科（中国电子商会电源协会理事长，工业和信息化部财务司副司长）
    副组长：孙京伟（中国电子商会电源协会、北京电源行业协会秘书长）
           其鲁（北京大学教授，中信国安新能源科技有限公司总经理）
           钱良国（电源行业协会副秘书长、锂离子蓄电池电源系统工作委员会主任）
    秘书长：孙京伟（中国电子商会电源协会、北京电源行业协会秘书长）
    副秘书长：肖亚玲（机械科学研究总院先进制造技术中心，所长助理）

    为了充分汇集现有资源，确保制定标准的先进性、实用性、通用性、和可持续性。起草领导小组采用网络媒体、平面媒体体和通讯方式，广泛征集参与起草的单位。对于正式书面提出参与起草的单位及其意愿，采取了完全开放的态度，以使起组具有广泛的代表性。其中，提出参与核心成员的单位，全部吸收为核心成员，并依据章程规范了成员权利核义务。

    到2009 年8 月17 日，主要起草单位（核心成员）30 个，主要起草人43 个（见附1）。基本涵盖了我国锂离子蓄电池、充电设备、管理系统、系统集成等关键技术、关键零部件和产品研究的主要企业，起草人包括电池材料、电池产品和工艺、通讯电源、电力电子、计算机、自动控制、现场总线等相关行业和专业技术人员，具有广泛的代表性。

1.4 名称更改
    鉴于本标准属于通用工业用锂离子蓄电池的基础标准，而“动力锂离子蓄电池”是锂离子蓄电池家蔟的一个类型。采用“动力锂离子蓄电池”，不能表述标准的全局属性。经请示标准技术归口单位同意，本标准名称由《动力锂电池总成通用要求》更改为《锂离子蓄电池总成通用要求》。

1.5 起草过程
    本标准起草由以下阶段组成:
    1.5.1 起草建议稿

    为了充分汇集已有资源。首先面向所有主要起草单位（起草组核心成员）广泛征求建议稿，实际征集到建议稿22 份。
    征集到的建议稿为修稿稿初稿的起草奠定了重要的基础。

    1.5.2 修改稿(初稿)的起草

    在征集建议稿的基础上,由提交相关标准建议稿的单位和起草人,在归纳相关建议稿的基础上，由提出建议稿的所有单位，共同完成修改稿（初稿）的起草，以联合起草的形式，向2009 年4 月10 日～16 日召开的“南通会议”提出了修改稿。经2009 年4 月南通会议经全体成员为时5 天的讨论修改，及之后进行的书面修改和书面协商。

    到2009 年8 月4 日为止，根据书面修改的情况，起草工作领导小组认为，除少数几个问题仍存在分歧外需要提高大会审议外，提交全体会议审议的时机经基本成熟。

    2009 年8 月10 日，向主要起草组单位和起草人（核心成员和中心成员）提交了《表决稿》等文件。并于2009 年8 月18 日～19 日在京召开了标准审议工作会议。最后采用举手表决的方式对《表决稿》进行了表决。表决结果如下：

    《锂离子蓄电池总成通用要求》：表决情况：主要起草人14 名，赞成14 人，反对0 人，弃权0 人；
    《锂离子蓄电池总成接口和通讯协议》：表决情况：主要起草人11 人，赞成11 人，反对0 人，弃权0 人；
    《磷酸亚铁锂蓄电池模块通用要求》：表决情况：主要起草人18 名，赞成18 人，反对0 人，弃权0 人；
    《锰酸锂蓄电池模块通用要求》：表决情况：主要起草人9 人， 赞成9 人，反对0 人，弃权0 人；
    《锂离子蓄电池充电设备通用要求》：表决情况：主要起草人9 名， 赞成8 名，反对1 人，弃权0 人；
    《锂离子蓄电池充电设备接口和通讯协议》：表决情况：主要起草人6 名， 赞成6 人，反对0 人，弃权0 人；
    《锂离子蓄电池模块箱通用要求》：表决情况：主要起草人8 名， 赞成7 人，反对0 人，弃权1 人。

快乐每一天

投标情况汇总表见附2。


    由于锂离子蓄电池的充放电过程中，没有释放过剩能量的途径，没有自动均衡能力，要求充电能量必须小于或等于蓄电池允许接受的最大能量，否则，多余的充电能量无法释放，而产生严重过充电问题，以充电电压急剧升高的形式表现出来。


    当单体锂离子蓄电池的充电电压超过最大允许值的0.085MV 后，即会对电池造成伤害，如加速性能衰变导致使用寿命大幅缩短。若不能得到有效控制，充电电压将继续升高，超过电池承受极限后，将发生电池炸裂、燃烧，个别结构的电池甚至会发生爆炸等恶性事故。与铅酸等传统电池不同，锂离子蓄电池的电解质允许温度很低，当温度超过一定值后，将发生分解，燃烧。


    若过度放电，电池性能也将受到严重伤害，导致使用寿命缩短。


    鉴于上述原因，锂离子蓄电池只有在确保单体电池充电电压不超过最高允许电压，放电电压不低于最低允许电压，充电电流和温度不超过最大允许值，才能安全运行。锂离子蓄电池系统就是在上述背景下提出来得。


    在国家产业政策和科技项目重点支持下，经过十多年的发展，虽然在小容量功率型锂离子蓄电池关键技术和产品研究，与过外还存在一些差距，其性能与HEV 的要求，还存在一定的差距。但用于纯电动汽车和P- HEV 的大容量功率型和能量型锂离子蓄电池的关键技术，关键材料和产品研究，都取得了重大进展。


    产业发展已经处于国际领先地位。单体电池的性能已经基本能满足使用要求。虽然购置费用仍高于铅酸蓄电池，但全生命周期内的经济性，已经优于铅酸蓄电池。推广应用的条件已经基本具备。


    由于成组应用技术、系统集成关键技术、关键零部件和产品研究，严重滞后于电池的发展，致使成组后使用寿命缩短，安全性下降，甚至燃烧、爆炸等恶性事故时有发生。系统集成已经成为制约其产业发展的首要问题。包括锂离子蓄电池在内的动力蓄电池系统，也是直接关系到如“十城千辆”工程、光伏、风能等节能与新能源产业的重大技术问题。


    国家电网公司有关人士认为：电动汽车的发展，“还有赖于国家政策的大力扶持、电池技术的进步，以及相关标准的出台。”“电池通用标准化，是实现电池租赁模式的基础。目前市场上的动力电池在模块电压、总成电压、接口和通讯协议、外型尺寸和安装尺寸，充放电和维护管理规程等方面，还非常不统一。这就需要有关部门
尽快制定和出台电动汽车动力电池国家标准和行业标准。” （摘自《电动车车辆研究与开发》NO：172）



2．目的

    在国家产业政策和科技项目的重点支持和市场需求的双重推动下，我国大容量锂离子蓄电池关键技术、关键材料和产品研究取得了突破性进展。虽然大容量单体锂离子蓄电池的性能，已经基本能够满足部分用户的需求，但由于成组技术、成组应用技术、系统集成关键技术、关键零部件和产品研究严重滞后于电池技术的发展，造成电池成组后，使用寿命大幅缩短、安全性下降，甚至发生燃烧、爆炸等恶性事故，致使动力锂蓄电池至今仍是制约电动汽车产业发展的技术瓶颈。


    我国大容量锂离子蓄电池产业发展已经进入产业化建设和规模化推广应用的关键阶段。标准化是产业化的技术基础。标准体系的缺失，产业化就无从谈及。


    虽然已经有部分关于电动汽车用锂离子蓄电池的相关标准，但工业和通用锂离子蓄电池标准、锂离子蓄电池系统相关标准仍处于空白状态。制定锂离子蓄电池相关标准，是推动我国锂离子蓄电池产业发展急需解决的重大和紧迫课题。


    锂离子蓄电池的标准体系分为基础标准体系和产品标准体系两类。当前应首先完成基础标准体系的制定，为制定产品标准奠定基础。本次制定的标准即是锂离子蓄电池系统基础标准体系。

快乐每一天

制定基础的基本目的是：


        ——根据锂离子蓄电池的特点、对其充电方法和放电方法提出具体要求，为成组应用技术和设备研究提供技术依据;
        ——对锂离子蓄电池的电池系统、充电系统和放电系统的组成、接口、电路接口协议和和通讯协议作出具体规定，以规范和指导锂离子蓄电池系统集成关键技术、关键零部件和产品研究;
        ——为相关产品标准的制定奠定技术基础;
        ——为锂离子蓄电池产业化提供标准支持;
            以推动锂离子蓄电池池产业健康、有续、快速、持续发展。



3. 技术重点


    锂离子蓄电池系统基础标准体系的技术重点是:
      1) 根据锂离子蓄电池的特点，对充电方法和放电方法提出具体要求。
      2) 根据锂离子蓄电池对充电的特殊要求，对充电设备提出具体要求；根据锂离子蓄电池对放电的特殊要求，对放电设备的组成和性能提出具体要求；
      3) 根据充电设备和放电设备对充电和放电控制的特殊要求，对蓄电池系统的组成和性能提出具体要求；
      4) 对电池系统、充电系统和放电系统的电路接口和接口协议，通讯接口和接口协议作出具体规定。
      5) 鉴于适用条件不同，对蓄电池系统产品性能的要求不同。具体性能由产品标准作出具体规定，基础标准没有涉及相关内容。
      为满足通用型离子蓄电池系统集成的需要,基础标准还对以下关键性技术要求提出了要求:


     1) 标称电压优先系列。
     根据“包容”的原则，规定了标准化通用型磷酸亚铁锂蓄电池模块的标称电压优先系列为：12V、24V、36V、48V，标准化通用型锰酸锂蓄电池模块的标称电压优先系列为：24V、（36V）、48V。其中，36V 锰酸锂蓄电池模块为非优先系列。
     2) 额定容量优先系列。
      经行业充分协调，以R10 优先数列为基础，适当调整，统一了从6AH～500AH 的额定容量的优选系列。
     3) 额定电能
      经行业充分协商，统一蓄电池模块和蓄电池总成以电能（kWh）为基本技术指标，AH 仅作为参考技术指标。
     4) 外型尺寸
      根据“被包容”的原则，对外型尺寸提出了具体要求。
      上述四个问题，是关系到基础标准与现有标准体系兼容的重大技术问题。上述四个问题的解决，为锂离子蓄电池逐步替代铅酸等落后蓄电池奠定了关键的技术基础。



4、标准体系的组成

    锂离子蓄电池系统如图2，主要由电池系统、充电系统和放电系统组成，是涵括多重技术和产业领域的高技术产品。不是一个企业或技术领域专家能独立完成的。


  


    根据锂离子蓄电池产业发展现状，制定锂离子蓄电池系统国家标准的条件还不成熟，首先制定一个行业标准，在此基础上，拟制定一个具体实施相关标准的行业规范，经过一段时间的实施、补充和完善，待条件成熟后，再制定相关国家标准较为妥当。


    锂离子蓄电池系统标准体系包括基础标准和产品标准两个层面（如图3）。

  



     其中，基础标准是解决锂离子蓄电池的通用技术要求问题，主要是对充电方法、放电方法、充电设备通用要求、放电设备通用要求、蓄电池系统通用要求，蓄电池系统、充电系统、放电系统的接口和通讯协议等作出具体规定。
    产品标准，主要是根据锂离子蓄电池通用要求和具体应用对象的要求，对相关产品的性能等作出具体规定。
    锂离子蓄电池基础标准系统标准体系组成如图4，由充电系统、电池系统和用电系统三个部分组成。

  

快乐每一天

电池系统由5 个标准组成：


     (1)《锂离子蓄电池总成通用要求》，对锂离子蓄电池的充电方法、放电方法、电池系统的组成、标称电压、优选系列、技术要求和试验方法等作出具体规定。对放电设备也提出了具体要求。
    (2)《锂离子蓄电池总成接口和通讯协议》，对锂离子蓄电池系统的电路接口和接口协议、通讯接口和通讯协议作出了具体规定。其中主要包括：
     蓄电池系统内部电路接口和接口协议，通讯接口和通讯协议；
     蓄电池系统与充电设备的电路接口和接口协议，通讯接口和通讯协议；
     蓄电池系统与放电设备的电路接口和接口协议，通讯接口和通讯协议；
     蓄电池系统与用户系统的通讯接口和通讯协议。
    (3)《锰酸锂蓄电池模块通用要求》，对通用型锰酸锂蓄电池模块的标称电压、优选系列、技术要等作出了具体规定。
    (4)《磷酸亚铁锂蓄电池模块通用要》，对通用型磷酸亚锂蓄电池模块的标称电压、优选系列、技术要等作出了具体规定。
    (5)《锂离子蓄电池模块箱通用要求》，对通用型锂离子蓄电池模块箱技术要求提出了具体要求。
充电系统由两个标准组成：
    (1)《锂离子蓄电池充电设备通用要》，对锂离子蓄电池充电设备的充电控制方法、系统组成提出了具体要。
    (2)《锂离子蓄电池充电设备接口和通讯协议》，对锂离子蓄电池充电设备的电路接口和接口协议、通讯接口和接口协议作出了具体要。主要包括：


     充电设备与蓄电池系统的电路接口和接口协议，通讯接口和通讯协议；
     充电设备与监控系统的通讯接口和通讯协议。
     虽然除电动汽车用锂离子蓄电池外，通用和其他锂离子蓄电池标准仍处于空白状态，但基础标准体系没有涉及单体蓄电池。


     锂离子蓄电池产业处于发展期，技术有效生命期短，新技术、新产品不断出现，特别是各种不同体系的电池，性能具有很大差别。为了为新的体系保留扩充的接口，采用了按体系划分的蓄电池模块的标准架构。本次纳入体系的有技术相对成熟，应用最广泛的锰酸锂和磷酸亚铁锂体系电池模块，其它体系，代条件成熟后再补充入体系。充电系统、电池系统则充分考虑了与各种体系和类型电池的兼容性。



5. 起草组过程
  5.1 组织情况
     依据《发改办工业[2008]1242 号》文的安排，由电源行业协会牵头，依托机械科学研究总院，在充分协调和准备的基础上，2008 年11 月19 日招开了标准起草工作组成立暨第一次起草工作组全会，组成了标准起草工作组：


    组 长：王秉科（电源行业协会理事长）
    副组长：孙京伟（电源行业协会秘书长）
           其鲁（北京大学教授，中信国安新能源科技有限公司总经理）
           钱良国（电源行业协会副秘书长、锂离子蓄电池电源系统工作委员会主任）
           秘书长：孙京伟（电源行业协会秘书长）
           副秘书长：肖亚玲（机械科学研究总院先进制造技术中心，工程师）


     鉴于锂离子蓄电池蓄电池系统属于发展初期，涉及多个产业和技术领域的新技术产业，没有现成的资源可借鉴，已有资源大多分散在相关高科技企业。市场经济环境下，资源的整合是顺利完成标准起草的关键。为了充分整合已有资源，提高标准的起草质量，确定了“由电源行业协会牵头，依托机械科学研究总院，联合国内相关企业、科研院所和大专院校，组成具有广泛代表性的起草工作组”，采取高度开放的态度，充分汇集现有资源。


     为了充分汇集现有资源，确保制定标准的先进性、实用性、通用性、和可持续性。起草领导小组采用网络媒体、平面媒体体和通讯方式，广泛征集参与起草的单位。对于正式书面提出参与起草的单位及其意愿，采取了完全开放的态度，以使起组具有广泛的代表性。其中，提出参与核心成员的单位，全部吸收为核心成员，并依据章程规范了成员权利核义务。
   

参与起草的企业、科研院所和大专院校近50 个，其中主要起草单位30 个，主要起草人43 个。基本涵盖了我国锂离子蓄电池、充电设备、管理系统、系统集成等关键技术、关键零部件和产品研究的主要企业，起草人包括电池材料、电池产品和工艺、通讯电源、电力电子、计算机、自动控制、现场总线等相关行业和专业技术人员，具有广泛的代表性。
    5.2 标准名称修改：

    根据《发改办工业[2008]1242 号》文，锂离子蓄电池系统基础标准由以下7 个相关基础标准组成:
    《动力锂电池总成通用要求》；
    《动力锂电池总成接口和通讯协议》；
    《磷酸铁锂动力电池模块通用要求》；
    《锰酸锂动力电池模块通用要求》；
    《动力电池充电设备通用要求》；
    《动力电池充电设备接口和通讯协议》
    《动力锂电池模块箱通用要求》。
     鉴于本标准属于通用工业用锂离子蓄电池的基础标准，而动力锂离子蓄电池是锂离子蓄电池家蔟的一个类型。采用动力锂离子蓄电池，不能表述标准的全局属性。经请示标准技术归口单位同意，相关标准名称修改为：
    《锂离子蓄电池总成通用要求》；
    《锂离子蓄电池总成接口和通讯协议》；
    《磷酸亚铁锂蓄电池模块通用要求》；
    《锰酸锂蓄电池模块通用要求》；
    《锂离子蓄电池充电设备通用要求》；
    《锂离子蓄电池充电设备接口和通讯协议》
    《锂离子蓄电池模块箱通用要求》。



6. 起草情况
   6.1 起草概况
    标准初稿采取了面向核心成员广泛征求建议稿（实际征集到22 份标准建议稿），之后，由提出建议稿的所有单位，共同完成初稿的起草，以联合起草的形式，向2009 年4 月10 日～16 日召开的“南通会议”提出了修改稿。经2009 年4 月南通会议经全体成员为时5 天的讨论修改，及之后进行的书面修改和书面协商。


    到2009 年8 月4 日为止，根据书面修改的情况，起草工作领导小组认为，除少数几个问题仍存在分歧外需要提高大会审议外，提交全体会议审议的时机经基本成熟。
    2009 年8 月10 日，向主要起草组单位和起草人（核心成员和中心成员）提交了《表决稿》等文件。


    并于2009 年8 月18 日～19 日在京召开了标准审议工作会议。最后采用举手表决的方式对《表决稿》进行了表决。参与表决的43 名起草人中1 人弃权（理由是，对7 个标准还没有系统理解），1 人反对（理由是中国电子商会电源专业委员会没有起草标准的资格，机械科学研究总院没有技术归口的资格，应由本人所在的全国电力电子学标准化技术委员会归口），其余全部投了赞成票（共70 票，赞成票占97%，反对票占1.5%。


    6.2 新技术创新
    锂离子蓄电池技术和产业都处于发展初期，基础标准既要全面总结和归纳当前技术发展水平，准确把握技术方向，达到规范和引导技术和产业发展的目的，又要防止约束和阻碍技术发展，成为促进锂离子蓄电池系统产业持续发展的纲领性技术文件。


本标准较好地解决了既达到规范当前技术研究、产品研究和产业化建设，又较好地解决了促进和推动技术发展问题。主要创新点有：


    6.2.1 先进的充放电控制方法

    锂离子蓄电池电源系统基础标准的最终目的是构建一个适应锂离子蓄电池特点的充放电技术环境，以保障充放电过程的安全性、经济性、可靠性。
    给予离子迁移型的锂离子蓄电池对充电和放电方法与铅酸等基于可逆电化学体系的传统蓄电池完全不同。当前相关研究之所以长期没有实质进展，就是没有认识到锂离子蓄电池成组应用技术（特别是充放电方法）是系统集成关键技术研究的技术基础。


    在充分协商的基础上，提出的“基于极端单体电池充放电方法”，在大容量锂离子蓄电池组充放电技术领域，具有显著的创新特征和优势。为锂离子蓄电池成组应用技术、系统集成关键技术、关键零部件和产品研究奠定了重要的技术基础。与当前过外普遍采用的立足于端电压，基于荷电状态（SOC）的充放电电安全管理技术，更具科学性、实用性和可行性，原理简单、明了，实现方法简便可靠。


    该充电方法的提出，将对锂离子蓄电池系统集成关键技术、关键零部件和产品研究发挥正面作用。


    6.2.2 先进的系统架构

    基础标准确定蓄电池系统的架构是基于以下技术路线：

  
    标准采用了基于电池系统、充电系统和放电系统的系统架构。以组成了基于极端单体电池充放电自动控制系统。具有不同标称电压和性能，对充电和放电控制有不同要求的各种体系锂离子蓄电池提供了高度兼容、高度互互换性的显著特点。上述系统不仅符合当前已经基本成熟的锰酸锂和磷酸亚铁锂体系的蓄电池，也适用于将来可能出现的新的体系。同时兼容了阀控铅酸蓄电池和镍基蓄电池。


    6.2.3 优化的产品系列和贴近实用的技术要求


    标准中单体电池采用了基于R10 优先数列的标称容量（AH），便于蓄电池的标准化和系列化。蓄电池模块和总成则采用了能量（kWh）为主要指标，更能反映蓄电池模块和总成的性能水平，更帖近用户需求。


    蓄电池的均衡性，是生产厂和用户广泛关注的问题。


    电池的均衡性，主要表现在负荷状态下各单体电池电压的不一致，造成的原因则十分复杂，包括已知和未知的复杂因素。均衡性的定义、评价方法和评价技术设备，也是长期困扰生产厂及用户的问题。


    标准中提出了以蓄电池特征参数极差系数为主，与方差系数结合的一致性指数的评价方法，测试方法简单、可靠，与实际工况要求吻合，是具有可推广性的方法。鉴于试验样本的有限性，标准中暂列为资料性附录。一致性要求和试验方法，为系统集成，产品交付、使用维护管理提供了依据。


    在标准试验条件下取得的蓄电池的循环寿命，与实际工况下的使用寿命存在较大差距。为了更贴近实际工况，标准规定了标准循环寿命和工况使用寿命两种指标。
标准循环寿命，主要用于基本性能的评价，工况使用寿命，主要用于产品设计、使用维护等。

快乐每一天

6.2.4 与现有标准体系兼容性

    锂离子蓄电池是传统落后电池的最佳更新换代产品。与现有标准体系的兼容问题，是能否顺利实现电池系统更新换代的关键。标准重点关注了与现有标准体系的兼容性问题。
    兼容性问题的关键是标称电压、安装尺寸和与产品的接口问题。
    锂离子蓄电池系统以模块为基本单元，以“包容”的原则使模块和总成的电压符合GB 156 的规定（见第五条第2 款）。
    外型尺寸采用了“被包容”的原则，使其便于置换传统电池（见第五条第6 款）。



7、相关技术问题的处理
   7.1 锂离子蓄电池模块为产品基本单元

    单体锂离子蓄电池体系、类型和型号规格较多，难以实现不同体系和类型的单体电池的通用化和标准化。本标准采用以蓄电池模块为终端产品的基本单元，以利于实现不同体系、电池的通用化和标准化。


    为了便于模块的标准化，减少电池产品的数量，标准采用R10 优选数列为基础，适当修正，仅对单体电池标称容量（AH）的优选数列进行了规范。
采用规范的优选系列组成的蓄电池模块的外型尺寸、组成和电路接口和接口协议、通讯接口和通讯协议作出了具体规定。


    7.2 标称电压的替代原则

    依据包容的原则，确定了蓄电池模块工作电压范围和标称电压，即，蓄电池模块的标称电压完全遵从GB 156 标准的规定，但不是以简单的标称电压兼容，而是采用锂离子蓄电池工作电压范围包容铅酸蓄电池的工作电压范围，如：
     24V 铅酸蓄电池的工作电压范围是： 21.00V～29.60V
采用8 只磷酸亚铁锂蓄电池组成的模块:
                      最低工作电压: 2.50V×8 = 20V
                      最高工作电压: 3.90V×8 =31.20V
                          标称电压: 3.20×8 = 25.6V
                      工作电压范围: 20.00V～31.20V
     采用7 只锰酸锂蓄电池组成的模块:
                      最低工作电压: 3.00V×7 = 21.00V
                      最高工作电压: 4.23V×7 =29.61V
                          标称电压: 3.20×8 = 25.2V
                      工作电压范围: 21.00V～29.61V
三种电池工作电压如下图:
  

2011-7-14 15:04

    磷酸亚铁锂蓄电池模块标称电压优选系列为：12V、24V、36V、48V。具体规定见《磷酸亚铁锂蓄电池模块通用要求》。
    锰酸锂蓄电池模块的标称电压优选系列为：24V、（36V）、48V。具体要求见《锰酸锂蓄电池模块用要求》。
    依据上述“包容方法”，使锂离子蓄电池模块与铅酸蓄电池实现的良好的兼容性。实现了锂离子蓄电池模块标称电压容入现有标准体系的目标。
    采用上述优选系列，蓄电池模块单体电池电压监测和采样电路为4、8、12、16 四种规格共12 个型号，即覆盖了标准、基本、I/O 的全型号产品，便于标准化。
上述标准化蓄电池模块主要面向工业蓄电池通用产品系列，相关专用产品可参照上述优选系列确定。


    7.3 锂离子蓄电池总成的标称电压优选系列


     采用上述锂离子蓄电池模块标称电压优选系列，即形成了符合GB 156 规定的锂离子蓄电池总成标称电压系列。
     标准化锂离子蓄电池总成串联蓄电池模块的个数最多规定为16 个。
     12V 系列蓄电池模块组成的蓄电池总成标称电压为：12V～192V。
     24V 系列蓄电池模块组成的蓄电池总成标称电压为：24V～384V。
     36V 系列蓄电池模块组成的蓄电池总成标称电压为：36V～576V。
     48V 系列蓄电池模块组成的蓄电池总成标称电压为：48V～768V。
     可满足一般工业用蓄电池系统的要求。


    7.4 蓄电池单体标称容量优选系列

    对蓄电池的标称容量优选系列作出了具体规定。以R10 优先数列为基础，部分调整修正后，形成了锂离子蓄电池单体电池标称容量系列：
    6AH、8AH、10AH、（12AH）、16AH、20AH、（30AH）、40AH、（50AH）60AH、80AH、100AH、120AH、160AH、（180AH）200AH、（250AH）、300AH、400AH、500AH。
    其中，R10 优先数列的12.5、31.5、63、125、315 修正为12、30、60、300。根据当前实际市场需求情况，增补了50AH，180AH 和250AH 为保留数列。
     其中，100AH 规定了；两种电池外型尺寸，其中一种为了适应电池租另模式的电动小汽车的需要，增加了高度，减小了电池厚度，便于标准化可快速更换电池模块的设计。
     与传统铅酸蓄电池比，大大简化了电池数量。
    7.5 电能(kWh)
     蓄电池模块和总成充电需要总电能可简单描述为：
        

2011-7-14 15:04
    上式说明，蓄电池模块和总成的内阻直接影响到有效输出电能，也影响到充电需要的能量。采用AH
    标定蓄电池模块或总成，不能反映蓄电池实际输出电能量，也不能反映蓄电池的实际性能。为了更贴近实际状态，便于用户选型，蓄电池模块和总成采用电能（kWh）为产品标主要定值。


    为了促进电池技术发展，仅对蓄电池模块的最小电能值提出要求，对最大值不作限制，以促进不断提高比能量和电池性能。


    7.6 外型尺寸


    为了兼容现有标准体系，便于在传统产品中替代落后电池，锂离子蓄电池模块外形尺寸采用“被包围”的原则，即，锂离子蓄电池模块的长、宽、高三个轴向尺寸都应等于或小于现有蓄电池。


    被包围的原则，仅适用于通用型工业蓄电池类产品，标准对专用型蓄电池，对于专用型蓄电池池模块（如电动汽车、电动自行车等）模块外型尺寸未作规定，相关要求在相关专用产品标准中提出具体要求。


    为促进技术发展，根据“被包围”的原则，对通用型模块外形尺寸的宽安装尺寸作出具体规定，对长度和高度仅对最大尺寸作出限制。具体规定见《锂离子蓄电池模块箱通用要求》。


    外形尺寸参照GB/T 5008.2 标准规定。
    为了小型电动汽车用标准化模块的需要，100AH 电池规定了两种外型尺寸，以适应小型电动汽车标准化电池模块的设计。
    鉴于当前200AH 以上电池模块，大多采用较小的蓄电池并联的方式。为了适应超低地板安装空间需要，200AH 以上电池模块的高度与100AH 电池模块的高度一致。
7.7 兼容性和互换性充分考虑了产品的兼容性。



主要包括：


   磷酸亚铁锂蓄电池模块分为12V、24V、36V、48V 四个系列，其中电子电路（蓄电池管理系统的子系统）应满足同电压等级互换性要求。
   锰酸锂蓄电池模块分为24V、36V、48V 四个系列，其中电子电路（蓄电池管理系统的子系统）应满足同电压等级互换性要求。
    组成蓄电池总成的关键零部件满足互换性要求 。
    充电设备分为通用型和专用型。
    通用型适用于标准、基本、均衡型蓄电池模块和总成。
    专用型充电设备适用于基本、I/O 型蓄电池模块和总成。
    充电控制电路接口的采用，有效克服了单纯CAN 通讯接口的局限性，使与放电设备的接口大大简化。


    放电接口充分考虑了与各类用电设备的连接。特别是比例控制方法和放电控制接口的采用，有效克服了单纯CAN 通讯接口的局限性，使与用电设备的接口大大简化。
与用户的接口采用兼容CAN2.0A 和CAN2.0B 的标准化通讯接口，通讯协议由用户定义。标准中充分总结了当前电动汽车用电池系统研究成果，推荐了能够满足电动汽车接口和协议需要的通讯协议和通讯接口。


   7.8 结构类型
    蓄电池模块和总成定义了标准、均衡、基本和I/O 型。可满足最简单的如电动自行车用电池系统，到要求很高的电动汽车用高级电池系统。标准化电池模块和电池总成，可满足700V 以下所有应用领域的需求。


    7.9 功率型电池模块和总成
     鉴于功率型电池的特殊性，基础标准中没有对动力型电池标准化模块和总成进行具体规定。流在相关专用产品标准中进行具体规定。


    7.10 充电设备

    但10095 标准是基于普通铅酸等传统工业蓄电池充电要求，不能适应阀控密封铅酸、镍氢等新型蓄电池对充电方法、充电模式和充电设备的要求。锂离子蓄电池对充电方法、充电模式和充电设备有与铅酸等传统电池完全不同的要求。标准对用于锂离子蓄电池的充电方法、充电模式和充电设备、充电电接口及通讯协议作出了具体规定。


    本标准规定的充电设备采用了基于极端单体蓄电池充电方法和自动充电系统。规定了通用型、基本型、I/O 型三种类型充电设备。为了兼容铅酸等蓄电池，通用型充电设备的一般性要求，除满足基于极端单体蓄电池充电方法外，还应满足JB/T10095-2009 的规定。


    为了明确区别于传统充电方法，标准种明确提出了“基于极端单体电池充电方法”和实现该充电方法的充电设备。
    为了提高通用性和降低设备成本，标准规定了通用充电设备和专用充电设备两种结构形式，可以满足从最简单的如电动自行车用充电设备到高端如电动汽车用充电设备的标准要求。


    通用充电设备除主要用于锂离子蓄电池外，还应满足阀控铅酸、普通铅酸和镍基蓄电池的要求。
    专用型仅要求满足特定蓄电池充电要求，可有效简化结构，降低成本。
    充电设备的功率因数和效率在JB/T 10095 基础上有较大提高。

快乐每一天

7.11 用电设备的要求
    在《锂离子蓄电池总成通用要求》和《锂离子蓄电池总成接口和通讯协议》中，对用电设备的电路接口和电路接口协议、通讯接口和通讯协议提出了具体要求。规定了采用基于极端单体电池放电方法及实现该放电方法的系统组成。



8、适用范围


    锂离子蓄电池基础标准体系，由电源行业协会牵头，由近50 个企业、科研院所、大专院校参与，汇集了专业从事动力锂电池系统研发的资源，汇集了国内主要锂离子蓄电池及关键零部件研发、生产科研机构及企业的集体智慧，对国内外最新科研成果的全面总结的结晶，基本能满足要求最低的（如电动自行车）到最复杂的（如电动汽车）用锂离子蓄电池系统的基本要求。


    基础标准体系，除适用于通用型标准化锂离子蓄电池系统外，其对充电和放电方法及系统的要求、接口和通讯协议等技术要求，适用于指导各种用途产品研究的基本原则，是制定各种产品标准的基础和指导原则。



9．征求意见情况


    标准完成征求意见稿后，由技术归口单位机械科学研究总院于2009 年9 月9 日正式发布公告公开征求意见。
    除正式在行业专业网站发布征求意见公告，向社会公开征求意见外，还通过信函向以下单位发处了征求意见函:
（1） 天津汽车中心；
（2） 工业和信息化部18 研究所；
（3） 清华大学；
（4） 北京理工大学；
（5） 中国电力科学研究院；
（6） 中国汽车工程研究院；
（7） 住房和城乡建设部技术委员会城市车辆专家组；
（8） 科技部“863”节能与新能源汽车重大专项办公室；
（9） 北汽福田；
（10） 科技部“863”节能与新能源汽车重大专项监理专家组组长王秉刚。


    到2009 年10 月15 日截止，供收到返回意见19 份，供136 条。起草组对所有意见进行了认真研究和归纳。其中实际采纳意见44 条。征求意见具体情况见征求意见汇总表。
    从征求意见的情况看，没有出现较大意见分歧，起草领导小组决定正式上报送审稿。


    其中关于组织方面的意见归钠起来有以下几点：


    （1） 全国电力电子学标准技术委员会成员潘景宜提出：第一、中国电子商会电源专业委员会部具备起草标准的资格，第二、机械科学研究总院没有技术归口的资格；第三应改由全国电力电子学标准技术委员会。我们已经多次作出答复，在送审稿中如实反映上述意见。


    需要说明的是，全国电力电子学标准技术委员会秘书处在2009 年10 月初致函起草组，愿意就此开展合作，以起草组和行业协会秘书处的名义正式复函，愿意就此开展深入合作。
    （2）、中国电力科学研究院提出应改为电动汽车标准化委员会归口，就此也正式作出了答复：电动汽车仅是理离子蓄电池的一个重要应用领域。电动汽车标准化委员会不宜归口锂离子蓄电池行业基础标准。
    在标准规划时，已经与天津中心协调并达成一致。


    （3）、建议将行业基础标准与国标规划的电动汽车相关标准统一协调。
我们认为，锂离子蓄电池系统处于起步阶段，技术发展还十分不成熟，当前制定国家标准的技术条件并不成熟。若在技术条件不成熟时仓促制定国家标准，可能发生已经在“电动汽车用锂离子蓄电池”标准制定上发生的问题。2002 年制定了一个国家标准，但2006 年又重新制定了一个行业标准。当前执行的是行业标准，并没有执行国家标准。在此情况下，首先制定一个行业标准，待条件成熟后，再制定国家标准


为宜。上述看法也是行业的共识。
     

征求意见情况附后。

7项行业标准起草工作组
2009 年10 月22 日


附1：

锂离子蓄电池系统基础标准起草组起草人名单

（排名不分先后）


一、          锂离子蓄电池总成通用要求(表决稿)        （14人）

1、北京凹凸微系电子开发有限公司
侯晓华   

2、北京神州巨电新能源技术开发有限公司
王晓功   

3、东莞新能源科技有限公司
陈卫   

4、天空能源（洛阳）有限公司
程宝利   

5、比亚迪股份有限公司
吴光麟  

6  山东润峰集团新能源科技有限公司
林道勇   

7、中大汽车集团
马 宪      

8、郑州日产汽车有限公司
钟晓芳   

9、赛恩斯能源科技有限公司
李革臣   

10、中信国安盟固利新能源科技有限公司
毛永志

11、机械科学研究院先进制造技术中心
肖亚玲/郝永超

12. 广州猛狮电源科技股份有限公司
林本喻

13、中国电子商会电源专业委员会/北京电源行业协会   
钱良国

二、          锂离子蓄电池总成接口和通讯协议(表决稿)  （11人）

1.       北京凹凸微系电子开发有限公司
侯晓华   

2.       北京神州巨电新能源技术开发有限公司
程建聪   

3.       河南浦州电动汽车有限责任公司
李 萍      

4.       哈尔滨冠拓电源设备有限公司
方英民   

5.       比亚迪股份有限公司
张建华  

6.       郑州日产汽车有限公司
徐战林   

7.       中信国安盟固利新能源科技有限公司
毛永志

8.       万向电动汽车有限公司
王清泉   

9.       机械科学研究院先进制造技术中心
肖亚玲/郝永超

10.    中国电子商会电源专业委员会/北京电源行业协会     
钱良国

三、          锰酸锂蓄电池模块通用要求(表决稿)        （9人）

1、成都中科来方能源科技有限公司
邓正华

2、赢创德固赛（中国）投资有限公司上海分公司       李秋荻


3、广州鹏辉电池有限公司
薛建军   

4、中信国安盟固利新能源科技有限公司
雷向利/刘正耀  

5、机械科学研究院先进制造技术中心
肖亚玲/郝永超

6、东莞新能源科技有限公司
伍渊明   

7、中国电子商会电源专业委员会/北京电源行业协会   
钱良国

四、          磷酸铁锂蓄电池模块通用要求(表决稿)     （18人）

1、机械科学研究院先进制造技术中心
肖亚玲/郝永超      

2、比亚迪股份有限公司
江文锋   

3、咸阳威力克能源有限公司
鲁 剑      

4、万向电动汽车有限公司
王清泉   

5、天空能源（洛阳）有限公司
程宝利   

6、上海贯裕能源科技有限公司
闫建忠

7、北京神州巨电新能源技术开发有限公司
程建聪   

8、北京安华联合能源科技有限责任公司
卢祥军   

9、吉林省锂离子电池材料科技创新中心
谢海明   

10、广州鹏辉电池有限公司
薛建军   

11、广州丰江电池新技术有限公司
张翠芬

12、深圳科士达科技股份有限公
李秀华   

13、深圳市邦凯电子有限公司
曹建华   

14、赛恩斯能源科技有限公司
董明        

15、东莞新能源科技有限公司
吴凯        

16、山东润峰集团新能源科技有限公司
林道勇

17、中国电子商会电源专业委员会/北京电源行业协会   
钱良国

五、          锂离子蓄电池充电设备通用技术要求 (表决稿)（9人）

1、机械科学研究院先进制造技术中心
肖亚玲/郝永超      

2、中信国安盟固利新能源科技有限公司
毛永志

3、比亚迪股份有限公司
张建华  

4、厦门科华恒盛股份有限公司
林清民   

5、广东易事特电源股份有限公司
徐海波

6、郑州日产汽车有限公司
王玉民

7、珠海泰坦科技股份有限公司
潘景宜   

8、中国电子商会电源专业委员会/北京电源行业协会   
钱良国

六、          锂离子蓄电池充电设备接口和通讯协议(表决稿) （6人）

1、机械科学研究院先进制造技术中心
肖亚玲/郝永超

2、中信国安盟固利新能源科技有限公司
毛永志

3、比亚迪股份有限公司
张建华  

4、厦门科华恒盛股份有限公司
陈赐松（林清民）

5、中国电子商会电源专业委员会/北京电源行业协会   
钱良国

七、          锂离子蓄电池模块箱通用要求(表决稿)     （8人）

1、机械科学研究院先进制造技术中心
肖亚玲/郝永超     

2、中信国安盟固利新能源科技有限公司
刘正耀/毛永志     

3、比亚迪股份有限公司
沈晞   

4、天空能源（洛阳）有限公司
程宝利

5、东莞新能源科技有限公司
黄世霖   

6、中国电子商会电源专业委员会/北京电源行业协会  
钱良国