电池耐久不再只在实验室判定:GB/T 46991.1 的在用车验证机制
在动力电池耐久监管的讨论中,行业往往首先关注的是“十年或200000km仍需保持70%性能”这一类阈值指标。但如果回到标准原文可以看到,这一数值只是最低性能要求(Minimum Performance Requirement,MPR)体系中的一个节点。例如在《GB/T 46991.1—2025 电动汽车车载动力电池耐久性要求及试验方法 第1部分:轻型汽车》中,M1和M2类车辆在十年或200000km阶段的SOCE最低要求为70%,而N1类车辆对应阈值为65%,同时对于续驶里程不超过220km的纯电动汽车还存在不同的阈值要求。
因此,如果从试验验证与合规工程体系的角度观察,这一标准真正建立的并不是单一耐久指标,而是一套能够在车辆全生命周期中持续被验证的在用车符合性体系。相比传统以实验室循环寿命试验为主的耐久评估方式,这一体系最大的变化在于引入了“SOCE监测器精度验证 + 在用车抽样统计验证”的两层监管结构,使动力电池耐久评价从一次性试验结果转变为可长期监管的整车运行变量。
在标准总体要求中,首先建立的是整车层面的可观测性基础。标准要求车辆应安装符合GB 18352.6—2016(或其他适用版本)规定的诊断接口,同时针对不同动力型式引用SAE J1979系列诊断通信要求,其中可外接充电式混合动力汽车应符合SAE J1979或SAE J1979-2,而纯电动汽车应符合SAE J1979-3的相关要求。
这一规定意味着车辆与外部检测设备之间必须存在标准化的数据读取接口,使监管机构或检测机构能够通过统一的诊断方式获取车辆运行状态数据。与此同时,标准还要求车辆必须具备SOCE(电池可用能量状态)与SOCR(续驶里程状态)监测功能,并在车辆全寿命周期内持续更新相关数据。企业需要通过OBD端口提供最新SOCE和SOCR,也可以通过远程传输方式提供,同时必须至少向用户提供一种获取SOCE的方式,例如通过仪表盘、车载信息系统或远程应用程序等。
这些规定在工程层面的意义并不仅仅是信息展示,而是在整车电子电气架构中建立一条统一的数据链路,使电池耐久性能能够通过标准化接口被读取和核验,从而为后续在用车抽样调查提供技术基础。
在建立可观测性基础之后,标准引入了第一层监管结构,即SOCE监测器精度的在用车符合性验证。标准规定SOCEread与SOCEmeasured之间的差值不应超过5%,即SOCEread减去SOCEmeasured的结果应小于或等于5%。
也就是说,车辆系统计算并输出的电池可用能量状态必须能够在规定误差范围内复现实测电池可用能量状态。这个精度约束看似只是一个简单指标,但实际上构成了整套监管体系的关键前提。因为在后续的大规模在用车抽样调查中,监管判定主要依赖车辆系统提供的SOCEread值。如果这一数值本身不具备足够精度,那么所有基于该数据的耐久评价都将失去技术基础。因此,标准在在用车符合性章节中建立了针对SOCE监测器精度的统计判定方法。
在监测器精度验证过程中,试验对象不再是单一车辆,而是按照“监测器系族”进行抽样。标准规定从同一监测器系族中选取车辆进行调查与试验,样本数量至少为3辆且不超过16辆,并通过统计方法判定该系族是否满足精度要求。试验首先计算每辆车的差值xi,即SOCEread与SOCEmeasured之间的差异,然后计算样本平均值Xtests和标准偏差s,并结合表3中给出的统计系数进行判定。当平均差值落在允许范围内时,系统通过精度验证;若超过失败边界,则该系族判定为不通过;若结果处于中间区域,则需增加车辆继续试验。
这种统计判定机制意味着监管关注的对象不再是个别车辆,而是同一监测器设计在量产状态下的整体稳定性。标准同时规定,监测器系族至少应在用于估算SOCE或SOCR的算法、传感器配置(包括厂家、型号和精度)、对监测器精度有显著影响的电池单体特性以及车辆类型等方面保持一致。
因此,对整车企业而言,这意味着SOCE估算算法、传感器配置、电池单体特性以及BMS控制策略等关键因素必须在系统层面保持一致,否则一旦形成系统性偏差,就可能在系族统计判定中集中暴露,导致整个系族在抽检中失败。
当监测器精度被确认后,标准才进入第二层监管结构,即动力电池耐久性的在用车符合性验证。与传统耐久试验不同,标准并不要求对大量车辆进行完整的续驶里程试验,而是采用抽样统计方式进行判定。标准分别在约5年或100000km、8年或160000km以及10年或200000km三个阶段设置在用车抽样验证节点。例如在首次抽样阶段,车辆使用时间应在4.5年至5年之间,或累计行驶里程在98000km至100000km之间(以先到者为准)。原则上需要随机抽取不少于500辆车辆作为样本,并通过车辆系统读取SOCEread值。如果样本中至少90%的车辆SOCEread满足表1规定的最低性能要求,则判定该车型在用车耐久性能符合要求。
值得注意的是,标准同时规定,对于具备V2X功能或N1类车辆用于非牵引用途放电的情况,在计算车辆累计里程时需要考虑“虚拟里程”。此时车辆累计里程应为实际行驶里程与虚拟里程之和,其中虚拟里程根据车辆向外放电的能量按照标准公式进行换算。
在未来的在用车耐久监管中,车辆的电池能量输出行为将直接影响耐久评价口径,从而避免车辆在频繁对外供电情况下仅用行驶里程评价电池寿命所带来的偏差。
这种抽样统计方法使动力电池耐久监管从实验室试验逐步扩展到真实运行环境。传统电池寿命验证通常依赖加速循环试验或台架耐久试验,但这些试验很难完全复现真实道路环境、温度变化、充放电策略以及用户行为等因素的综合影响。而在用车抽样调查则直接基于真实运行车辆的数据,通过统计方法评估整车系统在长期使用中的耐久表现。因此,监管关注的重点不再只是电池单体衰减速度,而是整车系统在长期运行中是否仍能维持型式认证阶段所建立的性能基准。
这种两层结构实际上建立了一条完整的合规证据链。第一步通过监测器精度验证证明车载SOCEread具有足够的测量可信度;第二步再利用这一可信数据对在用车进行大规模抽样判定。只有当两者同时成立时,耐久监管体系才能既具备统计意义,又具备工程可操作性。通过这种方式,电池耐久性能不再只是开发阶段通过试验验证的一次性指标,而成为可以在车辆全生命周期中持续监测和核验的技术变量。
对于整车企业、电池供应商以及测试机构而言,这一标准带来的变化并不仅体现在耐久阈值本身,而在于开发体系的调整。动力电池耐久开发不再只是电芯循环寿命或容量衰减曲线的优化问题,而需要同时考虑型式认证阶段形成的基准(例如认证电池可用能量UBEcertified及相关参数)、BMS估算算法、车载监测精度以及OBD数据一致性等系统级因素。
换句话说,动力电池耐久评价正在从“实验室电池寿命试验”逐步转向“整车系统长期运行状态监管”。当车辆在型式认证阶段确定认证电池可用能量之后,这一数值将成为整个生命周期中的技术基准,而车载监测器与在用车抽样机制则构成了监管体系对这一基准进行长期核验的技术工具。对于汽车研发和测试工程师而言,这意味着动力电池耐久开发的重点正在从单一部件性能优化转向整车系统一致性与长期可验证性的工程设计。
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