CN109188305A - 一种动力电池循环耐久测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池循环耐久测试装置，动力电池组系统与车载充电机通过电路连接，动力电池循环耐久测试装置设置用于慢充电的交流充电桩、用于快充电的直流充电桩、充放电及测试设备；在动力电池循环耐久测试的状态下，直流充电桩、充放电及测试设备分别通过线束与动力电池组系统连接，交流充电桩通过线束与车载充电机连接。本发明还公开了该测试装置的测试方法。采用上述技术方案，充电时采用每进行两次慢充电，穿插一次快充电的方式；放电时，模拟NEDC工况进行放电，使测试更好地模拟了车辆的实际使用情况，且测试周期短、台架易于实现，所得循环耐久性结果更接近车辆的实际使用情况，简单有效，提高了循环耐久测试的准确度。

Description

一种动力电池循环耐久测试装置及其测试方法

技术领域

本发明属于电动汽车测试领域。具体地，本发明涉及一种动力电池循环耐久测试装置，还涉及该测试装置的测试方法。

背景技术

作为电动汽车的关键部件，动力电池组系统耐久性直接影响着电动汽车的工作性能和成本。一般用动力电池组系统的使用寿命作为衡量动力电池组耐久性的标准。业内通常认为，当动力电池组系统容量保持率低于80％时已达到使用寿命。

现有技术中常用的动力电池组系统循环耐久测试方法通常参考GB/T 31484-2015中的6.4条款进行，该方法中充电以厂家建议的方法进行标准充电，放电采取1C标准放电。

而车辆在实际使用中，充电时通常使用慢充桩和快充桩进行充电；行驶时，通常在市区、郊区以及高速等不同路况行驶，且放电电流随路况变化而变化，并非恒定。因此使用GB/T 31484-2015中的6.4条款进行动力电池组系统循环耐久测试时，充电电流曲线与放电电流曲线均脱离了实际情况。使用整车进行实际道路试验时，不仅成本高、测试周期长，还容易受实际路况等因素影响。

因此，探寻一种接近车辆实际使用情况、测试周期短、准确度高且简单有效的循环耐久测试方法，是目前动力电池组系统亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种动力电池循环耐久测试装置，其目的是使测试更接近于车辆的实际使用状态。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的动力电池循环耐久测试装置，所述的动力电池设置在动力电池组系统中，所述的动力电池组系统与车载充电机通过电路连接；所述的动力电池循环耐久测试装置设置用于慢充电的交流充电桩、用于快充电的直流充电桩、充放电及测试设备；在动力电池循环耐久测试的状态下，所述的直流充电桩、充放电及测试设备分别通过线束与动力电池组系统连接，所述的交流充电桩通过线束与车载充电机连接。

本发明还包括动力电池组系统完成充放电试验所需的低压线束和高压线束。

所述的动力电池组系统和车载充电机设置在恒温箱中。

所述的充放电及测试设备通过网线与电脑连接。

在动力电池循环耐久测试的状态下，所述的直流充电桩、充放电及测试设备分别通过CAN线与动力电池组系统交互连接，所述的交流充电桩通过CAN线与车载充电机交互连接。

所述的CAN线至少包括整车CAN线与快充CAN线；

当对动力电池组系统使用充放电及测试设备模拟放电时，整车CAN同时记录充放电设备及测试数据、动力电池组系统数据；

在使用交流充电桩进行慢充电时，整车CAN同时记录动力电池组系统数据、慢充原始帧数据；

在使用直流充电桩进行快充电时，整车CAN记录动力电池组系统数据，快充CAN记录快充原始帧数据。

快充原始帧数据、慢充原始帧数据使用PCAN工具进行记录。原始帧数据主要作为试验过程中可能存在的故障的分析依据。

为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的动力电池循环耐久测试装置的测试方法，其技术方案是所述的测试方法的过程为：

首先，通过整车转鼓试验获得NEDC工况下动力电池组系统数据、车辆运行过程中电流数据，进行初步分析后得到一个完整的、可供充放电设备运行的NEDC工况数据；

然后，在循环耐久试验正式开始前，对动力电池组系统进行预处理，以确保动力电池组系统处于激活和稳定的状态，并获得动力电池组系统容量初始值C₀；

最后，循环运行标准循环工况，直至动力电池组系统容量保持率低于80％，记录此时累计充放电次数，以及累计理论续驶里程。

所述的动力电池组系统循环耐久测试方法过程中用到的放电工况均为该NEDC工况数据。

标准循环工况主要包括三次充放电测试，其中，充电测试包含两次慢充电测试和一次快充电测试，放电测试均为NEDC放电工况测试。

本发明采用上述技术方案，很大程度上模拟了整车充放电控制系统，充电时采用每进行两次慢充电，穿插一次快充电的方式；放电时，模拟NEDC工况进行放电，使测试更好地模拟了车辆的实际使用情况，且测试周期短、台架易于实现，所得循环耐久性结果更接近车辆的实际使用情况，简单有效，提高了循环耐久测试的准确度。

附图说明

附图所示内容简要说明如下：

图1为一个循环的NEDC工况曲线；

图2为本发明的动力电池组系统循环耐久测试装置组成结构示意图；

图3为本发明的标准循环流程图；

图4为本发明的动力电池组系统循环耐久测试方法流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图2所示本发明的结构，为一种动力电池循环耐久测试装置，主要包括：一套完整的动力电池组系统(包括电池管理系统、冷却系统及加热系统)、常温恒温箱或常温恒温室、车载充电机、一套交流充电桩(慢充桩)、一套直流充电桩(快充桩)、一套充放电及测试设备、以及动力电池组系统完成充放电试验所需的低压线束和高压线束。

所述的动力电池设置在动力电池组系统中，所述的动力电池组系统与车载充电机通过电路连接。

下面对测试装置的结构进行具体分析：

为了克服现有技术的缺陷，实现使测试更接近于车辆的实际使用状态的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图2所示，本发明的动力电池循环耐久测试装置设置用于慢充电的交流充电桩、用于快充电的直流充电桩、充放电及测试设备；在动力电池循环耐久测试的状态下，所述的直流充电桩、充放电及测试设备分别通过线束与动力电池组系统连接，所述的交流充电桩通过线束与车载充电机连接。

所述的动力电池组系统和车载充电机设置在恒温箱中。

所述的充放电及测试设备通过网线与电脑连接。

在动力电池循环耐久测试的状态下，所述的直流充电桩、充放电及测试设备分别通过CAN线与动力电池组系统交互连接，所述的交流充电桩通过CAN线与车载充电机交互连接。

所述的CAN线至少包括整车CAN线与快充CAN线；

当对动力电池组系统使用充放电及测试设备模拟放电时，整车CAN同时记录充放电设备及测试数据、动力电池组系统数据；

在使用交流充电桩进行慢充电时，整车CAN同时记录动力电池组系统(BMS)数据、慢充原始帧数据；

在使用直流充电桩进行快充电时，整车CAN记录动力电池组系统(BMS)数据，快充CAN记录快充原始帧数据。

其中，快充原始帧数据、慢充原始帧数据使用PCAN工具进行记录。原始帧数据主要作为试验过程中可能存在的故障的分析依据。

本发明所述的动力电池组系统循环耐久测试方法及装置，很大程度上模拟了整车充放电控制系统，充电时采用每进行两次慢充电，穿插一次快充电的方式，放电时，模拟NEDC工况进行放电，更好的模拟了车辆的实际使用情况、且测试周期短、台架易于实现，所得循环耐久性结果更接近车辆的实际使用情况，提高了循环耐久测试的准确度。

为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的动力电池循环耐久测试装置的测试方法，其技术方案是所述的测试方法的过程为：

首先，通过整车转鼓试验获得NEDC工况下动力电池组系统数据、车辆运行过程中电流数据，进行初步分析后得到一个完整的、可供充放电设备运行的NEDC工况数据；

然后，在循环耐久试验正式开始前，对动力电池组系统进行预处理，以确保动力电池组系统处于激活和稳定的状态，并获得动力电池组系统容量初始值C₀；

最后，循环运行标准循环工况，直至动力电池组系统容量保持率低于80％，记录此时累计充放电次数，以及累计理论续驶里程。

本发明所述的动力电池组系统循环耐久测试方法过程中用到的放电工况均为该NEDC工况数据。

标准循环工况主要包括三次充放电测试，其中，充电测试包含两次慢充电测试和一次快充电测试，放电测试均为NEDC放电工况测试。

下面对本发明的测试方法进行具体分析：

一、整车工况数据采集与分析：

1、将动力电池组系统使用企业推荐的充电方式充满电后，将其搭载整车，然后将整车在转鼓台架上循环运行NEDC工况直至跟不上NEDC工况曲线，该过程中始终记录电池组系统数据、车辆运行过程中电流数据。

2、通过对整车转鼓试验采集数据分析，形成可供充放电设备运行的NEDC工况数据，该数据中至少包括一个完整的NEDC工况。一个完整的NEDC工况曲线如图1所示。

二、循环耐久测试装置：

1、如前所述，该测试装置的组成如图2所示。

2、将动力电池组系统置于常温恒温箱或常温恒温室中，然后按照整车电动化原理图搭建试验台架，如图2所示。该测试台架至少包括整车放电回路、整车慢充电回路、整车快充电回路。

3、图2所示的CAN线至少包括整车CAN线与快充CAN线。放电、慢充电、快充电均如前所述。

三、循环耐久测试方法：

1、预处理：

循环耐久试验正式开始前，对动力电池组系统进行预处理，具体步骤可参考GB/T31467.2-2015中6.1.1进行，以确保动力电池组系统处于激活和稳定的状态。直至动力电池组系统连续3次的放电容量极差小于3％，则完成预处理。其中，预处理过程中连续3次平均放电容量可认为动力电池组系统容量初始值C0。

2、静置条件：

静置时间大于30min，且电池组系统检测的最高温度点达到企业规定的温度条件。

3、标准循环：

标准循环工况主要包括三次充放电测试，其中放电测试均为NEDC放电工况测试；充电测试包含2次慢充电测试和1次快充电测试。具体如下：

a、使用慢充桩对动力电池组系统充电直至100％SOC(荷电状态)，或者达到企业规定的充电截止条件，然后按静置条件静置。

b、使用充放电设备模拟整车运行情况，循环运行NEDC放电工况，直至达到企业规定的最低SOC，或达到企业规定的放电截止条件，记录第1次放电容量C1，并计算本次理论续驶里程M1。然后按静置条件静置。

c、重复上述步骤a～b一次，记录第2次放电容量C2，并计算第2次理论续驶里程M2。

d、使用快充桩对动力电池组系统充电直至100％SOC，或者达到企业规定的充电截止条件。然后按静置条件静置。

e、使用充放电设备模拟整车运行情况，循环运行NEDC放电工况，直至达到企业规定的最低SOC，或达到企业规定的放电截止条件，记录第3次放电容量C3，并计算第3次理论续驶里程M3。然后按静置条件静置。

上述标准循环工况流程如图3所示。

4、动力电池组系统循环耐久试验步骤如下表：

5、动力电池组系统容量保持率计算方式如下：

其中：

C₀为动力电池组系统容量初始值；

Cn为第n次放电容量。

累计理论续驶里程＝M₁+M₂+···+M_n

所述动力电池组系统循环耐久测试方法流程图如图4所示。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动力电池循环耐久测试装置，所述的动力电池设置在动力电池组系统中，所述的动力电池组系统与车载充电机通过电路连接，其特征在于：所述的动力电池循环耐久测试装置设置用于慢充电的交流充电桩、用于快充电的直流充电桩、充放电及测试设备；在动力电池循环耐久测试的状态下，所述的直流充电桩、充放电及测试设备分别通过线束与动力电池组系统连接，所述的交流充电桩通过线束与车载充电机连接。

2.按照权利要求1所述的动力电池循环耐久测试装置，其特征在于：所述的动力电池组系统和车载充电机设置在恒温箱中。

3.按照权利要求1所述的动力电池循环耐久测试装置，其特征在于：所述的充放电及测试设备通过网线与电脑连接。

4.按照权利要求1所述的动力电池循环耐久测试装置，其特征在于：在动力电池循环耐久测试的状态下，所述的直流充电桩、充放电及测试设备分别通过CAN线与动力电池组系统交互连接，所述的交流充电桩通过CAN线与车载充电机交互连接。

5.按照权利要求4所述的动力电池循环耐久测试装置，其特征在于：所述的CAN线至少包括整车CAN线与快充CAN线；

当对动力电池组系统使用充放电及测试设备模拟放电时，整车CAN同时记录充放电设备及测试数据、动力电池组系统数据；

在使用交流充电桩进行慢充电时，整车CAN同时记录动力电池组系统数据、慢充原始帧数据；

在使用直流充电桩进行快充电时，整车CAN记录动力电池组系统数据，快充CAN记录快充原始帧数据。

6.按照权利要求5所述的动力电池循环耐久测试装置，其特征在于：快充原始帧数据、慢充原始帧数据使用PCAN工具进行记录。

7.应用于权利要求1至6中任一项所述的动力电池循环耐久测试装置的测试方法，其特征在于：所述的测试方法的过程为：

首先，通过整车转鼓试验获得NEDC工况下动力电池组系统数据、车辆运行过程中电流数据，进行初步分析后得到一个完整的、可供充放电设备运行的NEDC工况数据；

然后，在循环耐久试验正式开始前，对动力电池组系统进行预处理，以确保动力电池组系统处于激活和稳定的状态，并获得动力电池组系统容量初始值C₀；

最后，循环运行标准循环工况，直至动力电池组系统容量保持率低于80％，记录此时累计充放电次数，以及累计理论续驶里程。

8.按照权利要求7所述的动力电池循环耐久测试装置的测试方法，其特征在于：所述的动力电池组系统循环耐久测试方法过程中用到的放电工况均为该NEDC工况数据。

9.按照权利要求7所述的动力电池循环耐久测试装置的测试方法，其特征在于：标准循环工况主要包括三次充放电测试，其中，充电测试包含两次慢充电测试和一次快充电测试，放电测试均为NEDC放电工况测试。