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电池耐久试验方法的工程逻辑:SRC循环与多温度老化测试

2026-03-09 10:55

在讨论《GB/T 46991.1—2025》时,行业往往将注意力集中在最低性能要求(MPR)阈值以及在用车抽样判定机制上。但从测试、试验与研发工程的视角来看,标准中更具工程意义的部分实际上体现在附录C。附录C给出了一套可落地、可复现、并能够在不同实验室之间保持一致性的电池老化衰减试验方法,用以验证车载动力电池SOCE(State of Certified Energy)监测精度在电池衰减过程中的稳定性。附录C为规范性附录,明确说明该方法用于验证电动汽车车载动力电池SOCE精度的老化衰减试验。

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这意味着标准并不满足于在某一个“健康电池”的瞬时状态下验证SOCEread与SOCEmeasured之间的一致性,而是要求通过受控的衰减过程,将电池从接近出厂状态逐步推进到更接近真实使用条件的老化状态,再对车载监测器的精度进行验证。换句话说,附录C并不是用于给出电池寿命结论的耐久评价方法,而是为SOCE精度验证提供一个可控的老化状态生成过程,其关注的核心是:当电池经历代表性老化之后,车载监测器的估算精度是否仍然处于监管允许的误差范围内。这也是为什么附录C的试验设计同时包含运行循环、温度暴露以及充电策略三条主线。

首先是运行循环。附录C规定试验车辆在底盘测功机上运行,运行工况采用GB 18352.6—2016附录GC中的标准道路循环(SRC)。SRC由7个运行循环组成,每个循环行驶里程为6 km,SRC曲线见图C.1。

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标准选择SRC而不是行业更熟悉的WLTC或企业自定义循环,并非偶然。SRC是GB 18352.6—2016附录GC给出的标准道路循环之一。附录C引用这一循环,实际上是在为电池老化衰减过程提供一个法规体系内可追溯、可复现的运行工况骨架。相比企业自定义的试验循环,这种方式能够显著降低不同试验机构使用不同循环所导致的衰减路径不可比问题,使老化衰减过程在不同主体之间具有更高的一致性和可复核性。

但仅有循环工况仍不足以形成具有代表性的老化路径,因为动力电池退化高度依赖温度条件。附录C在环境条件方面采用了“多温度覆盖 + 配比约束”的设计思路。标准将试验温度分为高温、低温和常规温度三类,并给出了明确边界:高温环境温度不低于30 ℃,低温环境温度不高于-7 ℃,常规温度为-7 ℃至30 ℃区间,同时推荐分别采用GB/T 18386.1—2021中对应的环境条件进行试验。

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更关键的是,标准对不同温度环境下的里程分配提出了比例约束。在每10000 km里程累积过程中,高温环境累计里程占比不低于20%,低温环境累计里程占比不低于10%,并推荐按照低温、高温、常温的顺序进行测试。

这种设计并不仅仅是为了覆盖不同气候条件,更重要的是为了覆盖电池退化的关键机理。高温环境会加速电池内部副反应和SEI膜增长等退化机制,使容量衰减与内阻上升风险增加;而低温条件则可能在充电阶段带来更高的风险窗口,例如低温快充更容易出现析锂等不利机理,同时低温还会改变电池的可用能量和功率边界,从而放大能量估算误差。大量公开研究也表明,动力电池退化不仅与循环次数有关,还与温度条件、电压暴露以及充放电策略密切相关。因此,通过“高温≥20%、低温≥10%”的环境比例约束,附录C实际上在每10000 km这一工程节拍上引入了足够的热应力与冷应力暴露,使衰减路径不至于被“全常温、温和工况”所弱化,从而更接近车辆在真实使用环境下可能经历的退化状态。

第三条主线是充电策略,它与循环工况和温度条件共同构成了老化衰减方法的工程应力设计。附录C针对BEV和OVC-HEV分别规定了试验停止条件与充电要求:BEV在车辆无法继续跟随SRC曲线运行时停止试验,并在试验结束后的12 h内完成充电;对于OVC-HEV,当SRC第4至第6个运行循环中发动机启动时,需要将车速平稳减速至97 km/h并保持巡航至减速时刻。如果巡航期间发动机停止,则可继续试验;否则需要终止试验并在12 h内完成充电。【引用:附录C C.2.4】

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这一“97 km/h修正”并不是动力性能方面的设计,而是一种典型的工程控制措施。其目的在于当混合动力车辆可能出现发动机介入时,通过车速控制将动力分担限制在可管理范围内,从而避免发动机参与驱动后电池放电负荷显著下降,导致老化衰减试验中的电池应力被稀释。通过这种方式,标准试图在混动系统复杂能量路径下仍然保持电池承担主要能量输出的运行特征,使老化衰减试验保持稳定一致的应力水平。

除了运行循环和温度环境之外,附录C还对充电方式提出了明确比例要求。标准规定,在每10000 km里程累积过程中,充电方式应包括直流和交流充电,其中直流充电对应的累计里程占比不低于90%(若车型不具备直流充电能力,则采用交流充电),并要求记录充电方式及其对应的累计里程。

这一要求实际上是对老化衰减试验中的充电应力进行设定。在公共补能场景占比不断提高的背景下,直流快充已经成为电动汽车的重要补能方式之一。相比交流慢充,直流快充往往伴随更高充电电流、更快温升以及更高SOC区间停留时间,这些因素都会对电池退化路径产生影响。需要强调的是,这里的直流充电比例设定属于试验方法中的应力设计,用于提高试验可复现性并覆盖高应力使用窗口,并不意味着实际用户的补能结构一定以直流充电为主。通过在老化衰减方法中引入较高比例的直流充电,标准能够更有效地暴露SOCE估算体系在高应力条件下可能出现的误差与漂移,从而避免企业仅在温和工况下验证精度,却在实际使用环境中因快充和温度变化导致监测误差显著扩大。

将SRC循环、多温度环境以及高比例直流充电三者结合起来,可以看到附录C背后的工程逻辑。标准并没有试图构建一个完全等同真实用户全生命周期的复杂耐久模型,而是采用法规体系中可追溯的SRC循环作为运行骨架,通过温度比例约束引入热应力与冷应力,再通过充电比例设定强化补能应力,同时要求试验过程中车辆状态保持一致,不得更换可能影响耐久性能的软硬件系统。通过这些约束条件,附录C将电池衰减过程收敛为一个可控、可复现且可跨实验室对齐的试验系统。

对于测试机构而言,这一方法最大的价值在于,它将SOCE精度验证从一次性的能量对比测试升级为包含电池衰减路径的工程验证闭环;而对于整车企业以及电池与BMS供应商而言,它则把潜在风险提前锁定在三类最容易导致估算误差扩大的工况窗口:标准化动态循环下的持续能量吞吐、跨温度区间的性能与机理变化,以及以直流快充为主的补能应力。在这一框架下,SOCE精度不再只是算法在理想工况下的瞬时计算准确性,而是需要在经历代表性老化路径之后,车载监测系统仍然能够保持稳定的估算能力。SRC循环与多温度老化测试因此并不仅是附录中的试验细节,而是将动力电池耐久监管从指标层面落实到试验工程体系中的关键环节。


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来源:汽车测试网

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