CN102323553A - 一种电池峰值功率的测试方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池峰值功率的测试方法，包括测算电池倍率充放电曲线步骤以及根据该曲线测算电池最大允许充放电电流步骤。通过本方法测算的电池峰值功率精确度高，根据电池种类可通过上述测算形成数据库，存储于电池管理系统中，使用时通过管理系统直接调取，可在不影响电池寿命的前提下充分利用电池的功率以提升车辆的动力性能。

Description

一种电池峰值功率的测试方法
技术领域
     本发明涉及一种电动汽车电池电池峰值功率的测试方法。
背景技术
电动汽车以其节能环保的优点得到各国政府和汽车制造商的广泛重视，但是电池性能相对薄弱成为是电动汽车推广应用的瓶颈，其中车辆的高功率需求和电池的长寿命之间的矛盾是最核心和困难的技术问题之一。如果单纯以车辆的高功率需求为控制目标，则电池存在过充电和过放电的几率大幅增加，电池的时候寿命将明显缩短；反之，如果完全以电池的寿命为控制目标，则用户就不能得到良好的驾驭乐趣。
现有电池厂家在生产出电池后，都会进行电池的不同倍率恒流放电和恒流恒压充电测试，得到电池的倍率充放电曲线，并据此提出电池的最大允许充放电电流。但是：
(1)电动汽车电池的充放电电流随着路况和司机的驾驶习惯变化而变化，属于交变电流，这与电池厂家测试的恒流或者恒压恒流放电模式存在差异性；
(2)电池在不同SOC下的充放电功率存在差异性；
(3)电池在不同温度下的充放电功率存在差异性；
因此，依据现有恒流放电和恒压恒流充电曲线对电池的峰值功率进行预测的方法不能有效的反应电池实际的峰值功率。
发明内容
    有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种能够更接近地反应电池实际的峰值功率的测试方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下方式实现：
一种电池峰值功率的测试方法，包括测算电池倍率充放电曲线步骤以及根据该曲线测算电池最大允许充放电电流步骤，所述电池倍率充放电曲线步骤采用如下方法进行：
(1) 将电池在常温下充满电，将电池搁置入需要测试的温度环境中至电池稳定；
(2) 将电池以车辆能运行的最小电流的某一倍率充放电速率放电，当电池的放电时间达到预设的T时间后如果电池的电压没有达到电池放电截止电压则跳转至下一步，否则跳转至第（4）步骤；
（3）在上一步骤基础上增加充放电速率的倍率继续进行放电，当电池的放电时间达到预设的T时间后如果电池的电压没有达到电池放电截止电压则重复第（3）步骤，跳转至下一步，否则跳转至第（4）步骤；
（4）将电池静置诺干时间待电池极化恢复；
（5）将电池以某一倍率充放电速率充电，当电池的充电时间达到预设的T时间后如果电池的电压没有达到电池充电电压上限则跳转至下一步，否则跳转至第（7）步骤； 
（6）在上一步骤基础上增加充放电速率的倍率继续进行充电，当电池的充电时间达到预设的T时间后如果电池的电压没有达到电池充电电压上限则重复第（5）步骤，跳转至下一步，否则跳转至第（7）步骤；
（7）将电池静置诺干时间待电池极化恢复；
（8）跳转至第（2）步骤，当从第(2)步开始电池的放电容量达到电池荷电状态某一比例后，则跳转到第(7)步，如果在放电过程中，电池的电压达到放电截止电压，则跳转到下一步；
（9）温度恢复至常温，电池倍率充放电曲线步骤完成；
所述测算电池最大允许充放电电流步骤包括最大放电电流测算以及最大充电电流测算两部分，其中，
所述最大放电电流测算为：如果在电池倍率充放电曲线测算步骤中的第（2）至第（3）的某一放电步骤中达到了电池的放电截止电压，则该电池的最大放电电流等于最后一个满足放电T时间后的放电电流，否则按照充放电速率的倍率数据，利用电压和电流的变化比值得到电池的内阻，利用电池的电压和放电截止电压之差，除以电池的内阻得到电池的最大放电电流，并将该电流与电池厂提供的最大放电电流进行比较，取小得到最大放电电流；
所述最大充电电流测算为：如果在电池倍率充放电曲线测算步骤中的第（5）至第（6）的某一放电步骤中达到了电池的充电电压上限，则该电池的最大充电电流等于最后一个满足充电T时间后的充电电流，否则按照充放电速率的倍率数据，利用电压和电流的变化比值得到电池的内阻，利用电池的电压和充电电压上限之差，除以电池的内阻得到电池的最大充电电流，并将该电流与电池厂提供的最大充电电流进行比较，取小得到最大充电电流；
根据上步骤得出的最大充电电流和最大放电电流，分别与该两种电流下的充电电压和放电电压相乘可得到该温度以及电池的各荷电状态下的峰值充放电功率。
其中，上述第（2）步骤和第（5）步骤中的充放电速率的倍率取值为经验值，取值在0.1～0.5之间，在第（3）步骤和第（6）步骤的循环测算过程中该倍率取值为经验值，取值大于上一步骤倍率的取值0.4～1.5之间。
其中，在上述各步骤中的充电时间T和放电时间T取值为经验值，该取值在5～15秒之间。
其中，上述第（8）步骤中所述电池荷电状态某一比例取值为经验值，该取值范围为电池荷电状态的8％～12％之间。
其中，上述电池静置时间为经验值，取值在8～14秒时间。
通过本方法测算的电池峰值功率精确度高，根据电池种类可通过上述测算形成数据库，存储于电池管理系统中，使用时通过管理系统直接调取，可在不影响电池寿命的前提下充分利用电池的功率以提升车辆的动力性能。
具体实施方式
针对现有技术存在的缺陷，为了便于本领域技术人员理解，下面将对本发明的作进一步详细描述：
本实施例揭示的电池峰值功率的测试方法以纯电动乘用车需求为例，在-40℃~60℃环境下以10℃为台阶进行不同温度环境下的充放电功率测试，该测试包括测算电池充放电倍率曲线步骤以及根据该曲线测算电池最大允许充放电电流步骤，所述电池倍率充放电曲线采用采用如下方法获得：
(1) 将电池在常温下充满电，将电池搁置入需要测试的温度环境中2小时（该时间值为经验值，根据不同的电池取值不同，以使电池性能稳定）；
(2) 以车辆能运行的最小电流的0.1C（C为电池充放电速率倍率之意，该取值为经验值，按照纯乘用车的运行经验数据取值）放电，当电池的放电时间达到10S（秒）（该时间取值为经验值，不同车辆的倍率选择存在差异，按照车辆可接受的电流调整时间）则跳转到第(3)步，如果电池的电压达到的放电截止电压则跳转到第(9)步；
(3) 以0.5C放电，当电池的放电时间达到10S则跳转到第(4)步，如果电池的电压达到的放电截止电压则跳转到第(9)步；
(4) 以1C放电，当电池的放电时间达到10S则跳转到第(5)步，如果电池的电压达到的放电截止电压则跳转到第(9)步；
(5) 以2C放电，当电池的放电时间达到10S则跳转到第(6)步，如果电池的电压达到的放电截止电压则跳转到第(9)步；
(6) 以3C放电，当电池的放电时间达到10S则跳转到第(7)步，如果电池的电压达到的放电截止电压则跳转到第(9)步；
(7) 以4C放电，当电池的放电时间达到10S则跳转到第(8)步，如果电池的电压达到的放电截止电压则跳转到第(9)步；
(8) 以5C放电，当电池的放电时间达到10S则跳转到第(9)步，如果电池的电压达到的放电截止电压则跳转到第(9)步； 
(9) 电池静置10S；（该时间取值为经验值，静置该时间后可初步看出电池的极化恢复特性）
(10)以0.1C充电，当电池的充电时间达到10S则跳转到第(11)步，如果电池的电压达到的充电电压上限则跳转到第(17)步；
(11)以0.5C充电，当电池的充电时间达到10S则跳转到第(12)步，如果电池的电压达到的充电电压上限则跳转到第(17)步；
(12)以1C充电，当电池的充电时间达到10S则跳转到第(13)步，如果电池的电压达到的充电电压上限则跳转到第(17)步；
(13)以2C充电，当电池的充电时间达到10S则跳转到第(14)步，如果电池的电压达到的充电电压上限则跳转到第(17)步；
(14)以3C充电，当电池的充电时间达到10S则跳转到第(15)步，如果电池的电压达到的充电电压上限则跳转到第(17)步；
(15)以4C充电，当电池的充电时间达到10S则跳转到第(16)步，如果电池的电压达到的充电电压上限则跳转到第(17)步；
(16)以5C充电，当电池的充电时间达到10S则跳转到第(17)步，如果电池的电压达到的充电电压上限则跳转到第(17)步；
(17)静置10S；（该时间取值为经验值，静置该时间后可初步看出电池的极化恢复特性）
(18)以0.1C放电，当从第(2)步开始的放电容量达到10%SOC（SOC为电池的荷电状态电池之间，该百分比取值为经验值，本实施例中SOC变化在10%之内属于误差覆盖区域，所以以10%为基本单位）则跳转到第(19)步，如果在放电过程中，电池的电压达到放电截止电压，则跳转到第(20)步；
(19)静置10S（该时间取值为经验值，静置该时间后可初步看出电池的极化恢复特性）;
(20)温度恢复至常温，电池倍率充放电曲线步骤完成；
由此，根据上述两曲线可测算电池最大允许充放电电流和最大充电电流测算两部分，其中，
所述最大放电电流测算为：如果在电池倍率充放电曲线测算步骤中的某一放电步骤中达到了电池的放电截止电压，则该电池的最大放电电流等于最后一个满足放电10S时间后的放电电流，否则按照充放电速率的倍率数据，利用电压和电流的变化比值得到电池的内阻，利用电池的电压和放电截止电压之差，除以电池的内阻得到电池的最大放电电流，并将该电流与电池厂提供的最大放电电流进行比较，取小得到最大放电电流；
所述最大充电电流测算为：如果在电池倍率充放电曲线测算步骤中的某一放电步骤中达到了电池的充电电压上限，则该电池的最大充电电流等于最后一个满足充电10S时间后的充电电流，否则按照充放电速率的倍率数据，利用电压和电流的变化比值得到电池的内阻，利用电池的电压和充电电压上限之差，除以电池的内阻得到电池的最大充电电流，并将该电流与电池厂提供的最大充电电流进行比较，取小得到最大充电电流；
根据上步骤得出的最大充电电流和最大放电电流，分别与该两种电流下的充电电压和放电电压相乘可得到该温度以及电池的各荷电状态下的峰值充放电功率。
与上面步骤相同，可依次测算出各温度和荷电状态下的电池峰值充放电功率。
将上述取得的峰值充放电功率数据存于电池管理系统中，在车辆实际运行的时候，可通过电池管理系统实时得到电池的最大运行充放电功率，在不影响电池寿命的前提下充分利用电池的功率以提升车辆的动力性能。
需要说明的是，上述测算步骤中第（2）步骤和第（10）步骤中的充放电速率的倍率取值为经验值，取值在0.1～0.5之间，在第（3）～第8步骤和第（11）～第（16）步骤的循环测算过程中该倍率取值为经验值，取值大于上一步骤倍率的取值0.4～1.5之间。各步骤中的充电时间和放电时间取值也为经验值，该取值在5～15秒之间。
其中，上述第（18）步骤中所述电池荷电状态某一比例取值为经验值，该取值范围为电池荷电状态的8％～12％之间均可。上述电池静置时间也为经验值，取值在8～14秒时间。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电池峰值功率的测试方法，包括测算电池倍率充放电曲线步骤以及根据该曲线测算电池最大允许充放电电流步骤，其特征在于，所述电池倍率充放电曲线步骤采用如下方法进行：
(1) 将电池在常温下充满电，将电池搁置入需要测试的温度环境中至电池稳定；
(2) 将电池以车辆能运行的最小电流的某一倍率充放电速率放电，当电池的放电时间达到预设的T时间后如果电池的电压没有达到电池放电截止电压则跳转至下一步，否则跳转至第（4）步骤；
（3）在上一步骤基础上增加充放电速率的倍率继续进行放电，当电池的放电时间达到预设的T时间后如果电池的电压没有达到电池放电截止电压则重复第（3）步骤，跳转至下一步，否则跳转至第（4）步骤；
（4）将电池静置诺干时间待电池极化恢复；
（5）将电池以某一倍率充放电速率充电，当电池的充电时间达到预设的T时间后如果电池的电压没有达到电池充电电压上限则跳转至下一步，否则跳转至第（7）步骤； 
（6）在上一步骤基础上增加充放电速率的倍率继续进行充电，当电池的充电时间达到预设的T时间后如果电池的电压没有达到电池充电电压上限则重复第（5）步骤，跳转至下一步，否则跳转至第（7）步骤；
（7）将电池静置诺干时间待电池极化恢复；
（8）跳转至第（2）步骤，当从第(2)步开始电池的放电容量达到电池荷电状态某一比例后，则跳转到第(7)步，如果在放电过程中，电池的电压达到放电截止电压，则跳转到下一步；
（9）温度恢复至常温，电池倍率充放电曲线步骤完成；
所述测算电池最大允许充放电电流步骤包括最大放电电流测算以及最大充电电流测算两部分，其中，
所述最大放电电流测算为：如果在电池倍率充放电曲线测算步骤中的第（2）至第（3）的某一放电步骤中达到了电池的放电截止电压，则该电池的最大放电电流等于最后一个满足放电T时间后的放电电流，否则按照充放电速率的倍率数据，利用电压和电流的变化比值得到电池的内阻，利用电池的电压和放电截止电压之差，除以电池的内阻得到电池的最大放电电流，并将该电流与电池厂提供的最大放电电流进行比较，取小得到最大放电电流；
所述最大充电电流测算为：如果在电池倍率充放电曲线测算步骤中的第（5）至第（6）的某一放电步骤中达到了电池的充电电压上限，则该电池的最大充电电流等于最后一个满足充电T时间后的充电电流，否则按照充放电速率的倍率数据，利用电压和电流的变化比值得到电池的内阻，利用电池的电压和充电电压上限之差，除以电池的内阻得到电池的最大充电电流，并将该电流与电池厂提供的最大充电电流进行比较，取小得到最大充电电流；
根据上步骤得出的最大充电电流和最大放电电流，分别与该两种电流下的充电电压和放电电压相乘可得到该温度以及电池的各荷电状态下的峰值充放电功率。
2.根据权利要求1所述的电池峰值功率的测试方法，其特征在于：上述第（2）步骤和第（5）步骤中的充放电速率的倍率取值为经验值，取值在0.1～0.5之间，在第（3）步骤和第（6）步骤的循环测算过程中该倍率取值为经验值，取值大于上一步骤倍率的取值0.4～1.5之间。
3.根据权利要求1所述的电池峰值功率的测试方法，其特征在于：在上述各步骤中的充电时间T和放电时间T取值为经验值，该取值在5～15秒之间。
4.根据权利要求1所述的电池峰值功率的测试方法，其特征在于：上述第（8）步骤中所述电池荷电状态某一比例取值为经验值，该取值范围为电池荷电状态的8％～12％之间。
5.根据权利要求1所述的电池峰值功率的测试方法，其特征在于：上述电池静置时间为经验值，取值在8～14秒时间。
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