CN110007234B - 动力电池/电池组的性能测试方法及系统、电动汽车 - Google Patents
动力电池/电池组的性能测试方法及系统、电动汽车 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110007234B CN110007234B CN201910184900.9A CN201910184900A CN110007234B CN 110007234 B CN110007234 B CN 110007234B CN 201910184900 A CN201910184900 A CN 201910184900A CN 110007234 B CN110007234 B CN 110007234B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- battery
- battery pack
- time
- vehicle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000011056 performance test Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 87
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 78
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 37
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 7
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 6
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 14
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 7
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000013142 basic testing Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005654 stationary process Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
- G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
本发明提供了一种动力电池/电池组的性能测试法及系统、电动汽车。其中动力电池/电池组的性能测试方法包括：等时间间隔采集电动汽车的实时车速；根据电动汽车的实时车速计算动力电池/电池组的输出功率，并绘制动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线；根据动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制功率等级直方图并计算功率谱密度；根据功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据功率谱密度确定功率动态周期；根据预设的电池耐久性模型、输出功率等级以及功率动态周期，建立动力电池/电池组的动态工况等效老化原则；根据动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，确定动力电池/电池组的测试方案。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种动力电池/电池组的性能测试法及系统、电动汽车。
背景技术
在环境污染和能源危机的压力下，新能源产业蓬勃发展。混合动力汽车、纯电动汽车及燃料电池汽车由于其在节能减排上的巨大潜力，受到人们广泛认可，同时也对动力电池技术提出了更高的要求。动力电池是电动汽车核心动力来源，基于对电动汽车动力性、续驶里程、安全性和成本等因素的综合考虑，目前纯电动汽车均采用锂离子动力电池作为能量来源。
对于电动汽车尤其是纯电动汽车所使用动力电池，需要进行特殊的测试尤其是老化测试，以保证所使用的动力电池在较长使用年限下仍满足电动汽车的动力性、续驶里程等要求，也为电动汽车电池管理系统提供设计管理策略的依据。
电动汽车运行年限较长且运行工况十分复杂，需要承受频繁的动态功率变化和温度波动，因此对动力电池的老化测试需符合汽车实际工况且能够在实验室中加速模拟。目前已有的动力电池测试方案可对车用动力电池工况信息进行分析、对动力性能进行测试及对健康状态进行实时评估，但已有动力电池测试方案均无法满足对车用动力电池/电池组的加速老化测试要求。
在PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles，新一代汽车伙伴)电池测试标准中，HPPC(Hybrid Pulse Power Characterization，混合脉冲功率特性)测试是车用动力电池/电池组的一种测试方案，但其主要用于测试动力电池/电池组内阻，并非专门用于测试车用动力电池/电池组性能，尤其是电池/电池组老化性能。GB/T 31484-2015包括了功率型及能量型动力电池/ 电池组的循环寿命测试方法，该测试方法可用于对动力电池/电池组进行老化测试，但该方法所提工况并未与车辆实际工况相对应，无法反映车用动力电池/电池组实际动态工况，因此无法直接用于车用动力电池/电池组老化测试。201210228170.6公开的动力电池测试方法是基于获取的整车运行工况数据直接用于动力电池老化测试，其未经简化的复杂动态工况在实验室中很难直接施加于车用动力电池且无法进行车用动力电池加速老化测试。201310571077.X公开的电池工况数据处理方法可用于分析电池运行工况，但并未提取特征用于电池性能测试。201310559455.2所述动力电池或电池组性能测试方法可用于替代 HPPC方法对车用动力电池或电池组进行复杂工况性能测试，但同样没有包括老化测试；201310641442.X所述实时评估电池健康状态方法可基于实际车用动力电池或电池组工况实时评估电池健康状态，但只用于在线老化状态评估，无法用于加速老化测试。
因此，上述几种测试方法均属于对车用动力电池或电池组实际运行工况的直接执行、简单分析及基础性能测试，而无法实现基于动力电池/电池组的实际运行工况，在实验室中对动力电池/电池组进行老化工况的测试。
发明内容
针对需要基于动力电池/电池组的实际运行工况，本发明提供了一种动力电池/电池组的性能测试法及系统、电动汽车。
本发明实施例提供了一种动力电池/电池组的性能测试方法，包括：
等时间间隔采集电动汽车的实时车速；
根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，并绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线；
根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制功率等级直方图，以及计算得到功率谱密度；
根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期；
根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期，建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则；
根据所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，确定所述动力电池/ 电池组的测试方案。
在其中一个实施例中，所述根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，并绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线，包括：
基于车辆纵向动力学公式，根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率；
根据采集的所述实时车速绘制车速随时间的变化曲线；
基于所述车速随时间的变化曲线以及所述动力电池/电池组的输出功率，绘制所述动力电池/电池组的功率随时间的变化曲线。
在其中一个实施例中，所述车辆纵向动力学公式为
其中，所述Pveh为车辆输出功率，Fres为车辆行驶阻力，v为实时车速，mt为车辆总质量，所述车辆总质量包括车辆质量及载重质量，g为重力加速度常数，f为滚动阻力系数，ρ为空气密度，CA为车辆空气阻力系数，Sveh为车辆迎风面积， mc为载重质量，mves为车重，δ为转动惯量系数。
在其中一个实施例中，所述根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制所述功率等级直方图，以及计算得到功率谱密度，包括：
对所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线进行功率等级分析，得到所述功率等级直方图；以及，对所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线进行短时傅里叶变换得到中间变量，根据所述中间变量计算得到所述功率谱密度。
在其中一个实施例中，所述根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期，包括：
根据所述功率等级直方图提取所述动力电池/电池组的输出功率的时域特征，并基于模糊逻辑确定所述输出功率等级，以及根据所述功率谱密度提取车用动力电池/电池组的输出功率的频域特征，确定所述功率动态周期。
在其中一个实施例中，所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则为
其中，所述Φ为所述电池/电池组在实际车用工况下的老化规律，
为所述电池/电池组在加速老化工况下的老化规律，
所述电池/电池组的典型衰减因素。
在其中一个实施例中，所述性能测试方法还包括：
根据所述动力电池/电池组的测试方案，周期性对所述动力电池/电池组进行测试。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种动力电池/电池组的性能测试系统，包括：
采集模块，用于等时间间隔采集电动汽车的实时车速；
数据处理模块，用于根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，根据所述动力电池/电池组的输出功率绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线，根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制功率等级直方图以及计算功率谱密度，根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期；以及
测试模块，用于根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期，建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，以及根据所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，确定所述动力电池/电池组的测试方案。
在其中一个实施例中，所述用于根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，以及根据所述动力电池/电池组的输出功率绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线的数据处理模块，具体用于：
基于车辆纵向动力学公式，根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率，根据采集的所述实时车速绘制车速随时间的变化曲线，基于所述车速随时间的变化曲线以及所述动力电池/电池组的输出功率，绘制所述动力电池/电池组的功率随时间的变化曲线。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括上述任一实施例所述的动力电池/电池组的性能测试系统。
综上，本发明提供了一种动力电池/电池组的性能测试法及系统、电动汽车。所述动力电池/电池组的性能测试方法，包括：等时间间隔采集电动汽车的实时车速；根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，并绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线；根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制功率等级直方图并计算功率谱密度；根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期；根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期，建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则；根据所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，确定所述动力电池/电池组的测试方案。本发明中，通过等时间间隔采集电动汽车的实时车速，根据所述实时车速确定所述动力电池/电池组的输出功率等级以及功率动态周期，将车辆的运行速度工况转化为功率工况，然后再根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，并根据所述等效老化原则，得到可在实验室中直接测试所述动力电池/电池组的测试方案，以解决目前在实验室中无法基于实际工况对动力电池/电池组进行老化工况测试的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种动力电池/电池组的性能测试方法；
图2为本发明实施例提供的实时车速随时间变化的曲线图；
图3为根据图2中的实时车速随时间变化获取的动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线图；
图4为本发明实施例提供的动力电池/电池组的功率等级直方图；
图5为本发明实施例提供的动力电池/电池组的功率谱密度示意图；
图6为本发明实施例提供的一种生成等效老化原则的逻辑图；
图7为基于本发明实施例提供的动力电池/电池组的性能测试方法的基本测试循环；
图8为基于本发明实施例提供的动力电池/电池组的性能测试方法的单充放 电周期完整测试方案；
图9为本发明实施例提供的一种动力电池/电池组的性能测试系统的电气结 构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参见图1，本发明实施例提供了一种动力电池/电池组的性能测试方法，包括：
步骤S110，等时间间隔采集电动汽车的实时车速；
步骤S120，根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，并绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线；
步骤S130，根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制功率等级直方图，以及计算得到功率谱密度；
步骤S140，根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期；
步骤S150，根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期，建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则；
步骤S160，根据所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，确定所述动力电池/电池组的测试方案。
可以理解，本发明中所述电动汽车的种类不限，可以是现有技术中的任何电动汽车，包括但不限定于纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等。为了便于描述，本发明实施例均以纯电动汽车为例，详细描述所述动力电池/电池组的性能测试方法。
本发明通过等时间间隔采集电动汽车的实时车速，根据所述实时车速确定所述动力电池/电池组的输出功率等级以及功率动态周期，将车辆的运行速度工况转化为功率工况，然后再根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，并根据所述等效老化原则，得到可在实验室中直接测试所述动力电池/电池组的测试方案，以解决目前在实验室中无法基于实际工况对动力电池/电池组进行老化工况测试的问题。
在其中一个实施例中，所述等时间间隔采集的时间间隔为0.1-1秒。
可以理解，所述“时间间隔采集”指的是采样点的时间间隔相等。所述采样点的时间间隔不限，只要能够保证采样点所包含信息足够丰富，且后续数据分析不失真即可。一般的，为了保证采样点信息的可靠性，所述时间间隔为0.1-2 秒之间。本实施例中，为了更精准的提取实际工况信息，将所述时间间隔为设置为0.1到1秒。
在其中一个实施例中，等时间间隔采集的所述电动汽车的实时车速的数据量为103-106。
可以理解，采样点的时间间隔及数据量有利于充分且真实反映车用动力电池或电池组的运行工况，所述时间间隔越小、数据量越大，越能精准的反应动力电池/电池组的运行工况。但考虑到系统的数据处理能力以及成本问题，采集的所述电动汽车的实时车速的数据量为103-106。该数据量既可以准确的反应出动力电池/电池组的运行工况，还不会对系统的造成压力。本实施例中，采样点的时间间隔设置为1秒，所述采样点的数据量为1800。
请参见图2和图3，在其中一个实施例中，所述根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，并绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线，包括：
基于车辆纵向动力学公式，根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率；
根据采集的所述实时车速绘制车速随时间的变化曲线；
基于所述车速随时间的变化曲线以及所述动力电池/电池组的输出功率，绘制所述动力电池/电池组的功率随时间的变化曲线。
可以理解，基于车辆纵向动力学公式根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率，将实际车辆运行工况简化为动力电池/电池组的功率工况，以避免未经简化的复杂动态工况在实验室中无法直接施加于车用动力电池/电池组加速老化试验的问题，并提高性能测试的可靠性。
在其中一个实施例中，所述车辆纵向动力学公式为
其中，所述Pveh为车辆输出功率，Fres为车辆行驶阻力，v为实时车速，mt为车辆总质量，所述车辆总质量包括车辆质量及载重质量，g为重力加速度常数， f为滚动阻力系数，ρ为空气密度，CA为车辆空气阻力系数，Sveh为车辆迎风面积， mc为载重质量，mves为车重，δ为转动惯量系数。
本实施例中，基于所述车辆动力学公式可得到车辆输出功率，所述车辆输出功率考虑附件功率及转换效率即可得到所述动力电池/电池组功率
其中，所述Pbatt为所述动力电池/电池组的功率，所述ηt为车辆传动系统效率，所述Pacc为附件功率，所述ηbatt为电池系统效率。
可以理解，基于所述车辆纵向动力学公式根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率时，需要基于实际测量的所述电动汽车的基本参数。一般的，所述基本参数包括车重、车辆空气阻力系数、车辆迎风面积和车辆传动系统等。本实施例中，基于车辆纵向动力学公式计算所述动力电池/电池组的输出功率时，只需要知道车辆型号即可获取所述电动汽车的基本参数，不需要再通过设置传感器来获取，有利于简化测试方案的设计以及降低性能测试成本。
在其中一个实施例中，所述根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制所述功率等级直方图，以及计算得到功率谱密度，包括：
对所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线进行功率等级分析，得到所述功率等级直方图；以及对所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线进行短时傅里叶变换得到中间变量，根据所述中间变量计算得到所述功率谱密度。
请参见图4，本实施例通过对所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线进行功率等级分析，得到所述功率等级直方图，所述功率等级直方图中当所述功率等级为0时，表示所述动力电池/电池组的功率最大，功率等级值越大，表示所述动力电池/电池组的功率越低。因此所述功率等级直方图直观显示功率分布，有利于研究人员分析功率等级及其分布。
请参见图5，图5为根据图2中的功率随时间变化的曲线获取的功率谱密度。可以理解，功率谱密度指功率随频率的变化关系，用于确定某特定频率或某特定频率范围所包含的功率大小，信号的功率谱密度当且仅当信号是广义的平稳过程的时候才存在。由于本发明中采集的实时车速是离散数据，无法直接求解功率谱密度，因此需要使用相关技术进行估算。通常使用傅里叶变换技术估计功率谱密度，但是也可以使用如Welch法(Welch'smethod)和最大熵这样的技术进行估算。本实施例通过对动力电池/电池组功率随时间变化的曲线进行短时傅里叶变换(short-time Fourier transform，SIFT)得到中间量，在根据所述中间量估算得到所述动力电池/电池组的功率谱密度。
在其中一个实施例中，所述根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期，包括：
根据所述功率等级直方图提取所述动力电池/电池组的输出功率的时域特征，并基于模糊逻辑确定所述输出功率等级，以及根据所述功率谱密度提取车用动力电池/电池组的输出功率的频域特征，确定所述功率动态周期。
可以理解，确定动态周期的意义在于，可认为复杂的功率信息中只包含简单的某特定动态周期的功率变化。其通俗解释为功率变化虽然体现在数据上非常复杂，但其内在特征非常简单，该特征可通过动态周期描述。
在其中一个实施例中，所述动态周期为20-60秒。
本实施例中，所确定的功率等级数为9，且为了便于测试选取的动态周期可以为20秒、30秒、40秒、50秒和60秒。
在其中一个实施例中，所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则为
其中，所述Φ为所述电池/电池组在实际车用工况下的老化规律，
为所述电池/电池组在加速老化工况下的老化规律，
所述电池/电池组的典型衰减因素。
所述等效老化原则由一系列电池衰减机理组成，包括电池可用锂离子损失、电池活性材料损失和电池欧姆内阻增加。所述等效老化原则的体现形式为一电池衰减机理模型，所述衰减机理模型核心公式为
V＝Vca(y)-Van(x)-I·R
其中，所述V为电池端电压，所述Vca为电池正极电动势，所述Van为电池负极电动势，所述I为电池充放电电流，所述R为电池欧姆内阻，所述y、x分别为电池正负极荷电状态。
所述x、y和R受电池老化机理影响，存在依赖于电池老化机理的半经验规律，该半经验规律由电池老化实验和机理分析联合得到。
请参见图6，为等效老化原则生成逻辑图，所述实际工况为步骤S120得到的电池或电池组功率工况。所述时频域特征分别为S140得到的功率等级和动态周期；基于所述模糊规则生成对应工况，并基于所述等效老化原则计算生成工况与实际工况在等效老化原则下的误差。如等效老化误差足够小(本实施例中为1％，还可以根据实际情况设定为其它值)，则认为生成工况为等效老化工况。如等效老化误差较大，则依据模糊规则重新生成，直到得到满足要求，即等效老化误差小于1％的等效老化工况。
所述电池耐久性模型可以为任何在现有技术体系上验证有效的电池耐久性模型。本实施例中，所述电池耐久性模型为在三元和磷酸铁锂正极，石墨和钛酸锂负极上验证有效的双水箱耐久性模型。所述等效老化原则中，影响因素θ需考虑影响电池老化所有因素，包括但不限于动力电池或电池组温度、动力电池或电池组实时荷电状态、动力电池或电池组所经历循环次数、动力电池或电池组输出电流倍率或功率等级等；等效原则Φ需考虑电池所有老化机理，包括但不限于动力电池内部锂离子损失、动力电池内部活性材料损失及动力电池或电池组内阻增加等。
在其中一个实施例中，所述性能测试方法还包括：
根据所述动力电池/电池组的测试方案，周期性对所述动力电池/电池组进行测试。
请参阅图7和图8，根据该测试方案对车用动力电池或电池组进行长时间多周期测试，记录测试过程中的动力电池或电池组的电压、电流等信息，进而可以分析动力电池或电池组在复杂工况下的老化演变趋势，为车用动力电池或电池组的寿命预测和电池管理算法提供依据。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种动力电池/电池组的性能测试系统。请参见图9，所述性能测试系统包括采集模块910、数据处理模块920和测试模块930。
所述采集模块910用于等时间间隔采集电动汽车的实时车速。
所述数据处理模块920用于根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，根据所述动力电池/电池组的输出功率绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线，根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制功率等级直方图以及计算功率谱密度，根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期。
所述测试模块930用于根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期，建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，以及根据所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，确定所述动力电池/电池组的测试方案。
在其中一个实施例中，所述用于根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，以及根据所述动力电池/电池组的输出功率绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线的数据处理模块，具体用于：
基于车辆纵向动力学公式，根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率，根据采集的所述实时车速绘制车速随时间的变化曲线，基于所述车速随时间的变化曲线以及所述动力电池/电池组的输出功率，绘制所述动力电池/电池组的功率随时间的变化曲线。
可以理解，基于车辆纵向动力学公式根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率，将实际车辆运行工况简化为动力电池/电池组的功率工况，以避免未经简化的复杂动态工况在实验室中无法直接施加于车用动力电池/电池组加速老化试验的问题，并提高性能测试的可靠性。
在其中一个实施例中，所述车辆纵向动力学公式为
其中，
所述Pveh为车辆输出功率，Fres为车辆行驶阻力，v为实时车速，mt为车辆总质量，所述车辆总质量包括车辆质量及载重质量，g为重力加速度常数，f为滚动阻力系数，ρ为空气密度，CA为车辆空气阻力系数，Sveh为车辆迎风面积，mc为载重质量，mves为车重，δ为转动惯量系数。
本实施例中，基于所述车辆动力学公式可得到车辆输出功率，所述车辆输出功率考虑附件功率及转换效率即可得到所述动力电池/电池组功率
其中，所述Pbatt为所述动力电池/电池组的功率，所述ηt为车辆传动系统效率，所述Pacc为附件功率，所述ηbatt为电池系统效率。
可以理解，基于所述车辆纵向动力学公式根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率时，需要基于实际测量的所述电动汽车的基本参数。一般的，所述基本参数包括车重、车辆空气阻力系数、车辆迎风面积和车辆传动系统等。本实施例中，基于车辆纵向动力学公式计算所述动力电池/电池组的输出功率时，只需要知道车辆型号即可获取所述电动汽车的基本参数，不需要再通过设置传感器来获取，有利于简化测试方案的设计以及降低性能测试成本。
在其中一个实施例中，所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则为
其中，所述Φ为所述电池/电池组在实际车用工况下的老化规律，
为所述电池/电池组在加速老化工况下的老化规律，
所述电池/电池组的典型衰减因素。
所述等效老化原则由一系列电池衰减机理组成，包括电池可用锂离子损失、电池活性材料损失和电池欧姆内阻增加。所述等效老化原则的体现形式为一电池衰减机理模型，所述衰减机理模型核心公式为
V＝Vca(y)-Van(x)-I·R
其中，所述V为电池端电压，所述Vca为电池正极电动势，所述Van为电池负极电动势，所述I为电池充放电电流，所述R为电池欧姆内阻，所述y、x分别为电池正负极荷电状态。
所述x、y和R受电池老化机理影响，存在依赖于电池老化机理的半经验规律，该半经验规律由电池老化实验和机理分析联合得到。
本实施例中，所述电池耐久性模型为在三元和磷酸铁锂正极，石墨和钛酸锂负极上验证有效的双水箱耐久性模型。所述等效老化原则中，影响因素θ需考虑影响电池老化所有因素，包括但不限于动力电池或电池组温度、动力电池或电池组实时荷电状态、动力电池或电池组所经历循环次数、动力电池或电池组输出电流倍率或功率等级等；等效原则Φ需考虑电池所有老化机理，包括但不限于动力电池内部锂离子损失、动力电池内部活性材料损失及动力电池或电池组内阻增加等。所述电池耐久性模型还可以为任何其它在现有技术体系上验证有效的电池耐久性模型。
基于同一发明构思，所述电动汽车包括上述任一实施例所述的动力电池/电池组的性能测试系统。
综上，本发明提供了一种动力电池/电池组的性能测试法及系统、电动汽车。所述动力电池/电池组的性能测试方法，包括：等时间间隔采集电动汽车的实时车速；根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，并绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线；根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制功率等级直方图；根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线计算功率谱密度；根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期；根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期，建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则；根据所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，确定所述动力电池/电池组的测试方案，并对所述动力电池/电池组进行性能测试。本发明中，通过等时间间隔采集电动汽车的实时车速，根据所述实时车速确定所述动力电池/电池组的输出功率等级以及功率动态周期，将车辆的运行速度工况转化为功率工况，然后再根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，并根据所述等效老化原则，得到可在实验室中直接测试所述动力电池/电池组的测试方案，以解决目前在实验室中无法基于实际工况对动力电池/电池组进行老化工况测试的问题。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种动力电池/电池组的性能测试方法，其特征在于，包括：
等时间间隔采集电动汽车的实时车速；
根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，并绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线；
根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制功率等级直方图，以及计算得到功率谱密度；
根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期；
根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期，建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则；
根据所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，确定所述动力电池/电池组的测试方案；
其中，所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则为
其中，所述Φ为所述电池/电池组在实际车用工况下的老化规律，
为所述电池/电池组在加速老化工况下的老化规律，
所述电池/电池组的典型衰减因素。
2.如权利要求1所述的性能测试方法，其特征在于，所述根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，并绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线，包括：
基于车辆纵向动力学公式，根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率；
根据采集的所述实时车速绘制车速随时间的变化曲线；
基于所述车速随时间的变化曲线以及所述动力电池/电池组的输出功率，绘制所述动力电池/电池组的功率随时间的变化曲线。
3.如权利要求2所述的性能测试方法，其特征在于，所述车辆纵向动力学公式为
其中，所述Pveh为车辆输出功率，Fres为车辆行驶阻力，v为实时车速，mt为车辆总质量，所述车辆总质量包括车辆质量及载重质量，g为重力加速度常数，f为滚动阻力系数，ρ为空气密度，CA为车辆空气阻力系数，Sveh为车辆迎风面积，mc为载重质量，mves为车重，δ为转动惯量系数。
4.如权利要求1所述的性能测试方法，其特征在于，所述根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制所述功率等级直方图，以及计算得到功率谱密度，包括：
对所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线进行功率等级分析，得到所述功率等级直方图；以及，对所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线进行短时傅里叶变换得到中间变量，根据所述中间变量计算得到所述功率谱密度。
5.如权利要求1所述的性能测试方法，其特征在于，所述根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期，包括：
根据所述功率等级直方图提取所述动力电池/电池组的输出功率的时域特征，并基于模糊逻辑确定所述输出功率等级，以及根据所述功率谱密度提取车用动力电池/电池组的输出功率的频域特征，确定所述功率动态周期。
6.如权利要求1所述的性能测试方法，其特征在于，还包括：
根据所述动力电池/电池组的测试方案，周期性对所述动力电池/电池组进行测试。
7.一种动力电池/电池组的性能测试系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于等时间间隔采集电动汽车的实时车速；
数据处理模块，用于根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，根据所述动力电池/电池组的输出功率绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线，根据所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线绘制功率等级直方图以及计算功率谱密度，根据所述功率等级直方图确定输出功率等级，以及根据所述功率谱密度确定功率动态周期；以及
测试模块，用于根据预设的电池耐久性模型、所述输出功率等级以及所述功率动态周期，建立所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，以及根据所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则，确定所述动力电池/电池组的测试方案；
其中，所述动力电池/电池组的动态工况等效老化原则为
其中，所述Φ为所述电池/电池组在实际车用工况下的老化规律，
为所述电池/电池组在加速老化工况下的老化规律，
所述电池/电池组的典型衰减因素。
8.如权利要求7所述的性能测试系统，其特征在于，所述用于根据所述电动汽车的实时车速计算所述动力电池/电池组的输出功率，以及根据所述动力电池/电池组的输出功率绘制所述动力电池/电池组的功率随时间变化的曲线的数据处理模块，具体用于：
基于车辆纵向动力学公式，根据所述实时车速计算与所述实时车速对应的所述动力电池/电池组的输出功率，根据采集的所述实时车速绘制车速随时间的变化曲线，基于所述车速随时间的变化曲线以及所述动力电池/电池组的输出功率，绘制所述动力电池/电池组的功率随时间的变化曲线。
9.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括如权利要求7或8所述的动力电池/电池组的性能测试系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910184900.9A CN110007234B (zh) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 动力电池/电池组的性能测试方法及系统、电动汽车 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910184900.9A CN110007234B (zh) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 动力电池/电池组的性能测试方法及系统、电动汽车 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110007234A CN110007234A (zh) | 2019-07-12 |
| CN110007234B true CN110007234B (zh) | 2020-02-07 |
Family
ID=67166894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910184900.9A Expired - Fee Related CN110007234B (zh) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 动力电池/电池组的性能测试方法及系统、电动汽车 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110007234B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113075565B (zh) * | 2021-03-29 | 2022-12-13 | 潍柴动力股份有限公司 | 电池耐久测试工况设计方法、装置及电池耐久测试方法 |
| CN114935720A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-08-23 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种动力电池功率性能整车验证方法、系统、终端及存储介质 |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001006671A (ja) * | 1999-06-18 | 2001-01-12 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | リチウム二次電池のエージング処理方法 |
| CN1862279A (zh) * | 2005-05-11 | 2006-11-15 | 孟贞生 | 电池组老化率估算、故障检测方法和电池组管理监测装置 |
| CN102809728A (zh) * | 2011-06-01 | 2012-12-05 | 朴昌浩 | 一种寿命工况强度评估方法 |
| CN103605078A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-02-26 | 清华大学 | 混合动力车用动力电池或电池组的性能测试方法 |
| CN204832465U (zh) * | 2015-07-10 | 2015-12-02 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 动力电池寿命的检测系统 |
| CN105528498A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-04-27 | 河南理工大学 | 网联智能电动车辆一体化建模与集成控制方法 |
| CN105676133A (zh) * | 2014-10-31 | 2016-06-15 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 蓄电池系统组寿命估计系统和方法 |
| CN106199479A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-07 | 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 | 电动汽车电池模块bms检测精度校准装置及方法 |
| CN106526486A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-03-22 | 郑州轻工业学院 | 一种锂电池健康寿命模型构建方法 |
| CN106707182A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-05-24 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种功率型钠硫电池加速测试方法 |
| CN107045103A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-08-15 | 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 | 电动汽车动力电池寿命测试装置和方法 |
| CN107317057A (zh) * | 2016-04-27 | 2017-11-03 | 宝沃汽车（中国）有限公司 | 一种动力电池运行寿命预测和预测装置 |
| CN108490368A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-09-04 | 桂林电子科技大学 | 一种锂电池充放电测试装置及方法 |
| CN108802616A (zh) * | 2017-04-27 | 2018-11-13 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 电动设备及其电池电量管理方法和系统 |
| CN109061489A (zh) * | 2015-02-04 | 2018-12-21 | 福建实达电脑设备有限公司 | 对批量电池进行快速老化的装置及电池老化特性测试方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10942221B2 (en) * | 2016-02-04 | 2021-03-09 | Mediatek Inc. | Method and apparatus capable of accurately estimating/determining power percentage of battery based on confidence levels determined from resultant information of multiple different fuel gauge operations and/or information of battery history, aging factor, sleep time, or battery temperature |
| US10211653B2 (en) * | 2017-03-01 | 2019-02-19 | Apple Inc. | Dynamic battery cell impedance monitoring |
-
2019
- 2019-03-12 CN CN201910184900.9A patent/CN110007234B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001006671A (ja) * | 1999-06-18 | 2001-01-12 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | リチウム二次電池のエージング処理方法 |
| CN1862279A (zh) * | 2005-05-11 | 2006-11-15 | 孟贞生 | 电池组老化率估算、故障检测方法和电池组管理监测装置 |
| CN102809728A (zh) * | 2011-06-01 | 2012-12-05 | 朴昌浩 | 一种寿命工况强度评估方法 |
| CN103605078A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-02-26 | 清华大学 | 混合动力车用动力电池或电池组的性能测试方法 |
| CN105676133A (zh) * | 2014-10-31 | 2016-06-15 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 蓄电池系统组寿命估计系统和方法 |
| CN109061489A (zh) * | 2015-02-04 | 2018-12-21 | 福建实达电脑设备有限公司 | 对批量电池进行快速老化的装置及电池老化特性测试方法 |
| CN204832465U (zh) * | 2015-07-10 | 2015-12-02 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 动力电池寿命的检测系统 |
| CN105528498A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-04-27 | 河南理工大学 | 网联智能电动车辆一体化建模与集成控制方法 |
| CN107317057A (zh) * | 2016-04-27 | 2017-11-03 | 宝沃汽车（中国）有限公司 | 一种动力电池运行寿命预测和预测装置 |
| CN106199479A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-07 | 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 | 电动汽车电池模块bms检测精度校准装置及方法 |
| CN106526486A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-03-22 | 郑州轻工业学院 | 一种锂电池健康寿命模型构建方法 |
| CN107045103A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-08-15 | 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 | 电动汽车动力电池寿命测试装置和方法 |
| CN106707182A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-05-24 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种功率型钠硫电池加速测试方法 |
| CN108802616A (zh) * | 2017-04-27 | 2018-11-13 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 电动设备及其电池电量管理方法和系统 |
| CN108490368A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-09-04 | 桂林电子科技大学 | 一种锂电池充放电测试装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 电动汽车动力电池动态测试工况研究;孙逢春 等;《北京理工大学学报》;20100331;第30卷(第3期);第297-301页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110007234A (zh) | 2019-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Stroe et al. | Lithium-ion battery state-of-health estimation using the incremental capacity analysis technique | |
| CN112433169B (zh) | 一种云端动力电池健康度评估系统及方法 | |
| CN102565710B (zh) | 用于估计蓄电池健康状态的方法和装置 | |
| CN102468521B (zh) | 用于估计蓄电池健康状态的方法和装置 | |
| Eddahech et al. | Behavior and state-of-health monitoring of Li-ion batteries using impedance spectroscopy and recurrent neural networks | |
| Stroe et al. | Accelerated aging of Lithium-ion batteries based on electric vehicle mission profile | |
| Lyu et al. | A new method for lithium-ion battery uniformity sorting based on internal criteria | |
| CN105304952A (zh) | 用于车辆控制的降阶电化学电池模型 | |
| CN105866700B (zh) | 一种锂离子电池快速筛选的方法 | |
| CN105320033A (zh) | 用于车辆控制的温度相关的电化学电池模型 | |
| CN110954832A (zh) | 一种识别老化模式的锂离子电池健康状态在线诊断方法 | |
| CN105304965A (zh) | 基于降阶电化学模型的电池功率容量估计 | |
| CN113406520B (zh) | 针对现实新能源汽车的电池健康状态估计方法 | |
| CN110007234B (zh) | 动力电池/电池组的性能测试方法及系统、电动汽车 | |
| Sheikhan et al. | State of charge neural computational models for high energy density batteries in electric vehicles | |
| CN112363061A (zh) | 一种基于大数据的热失控风险评估方法 | |
| Moore et al. | An empirically based electrosource horizon lead-acid battery model | |
| CN113627671A (zh) | 一种储能场景单体电池soh预测计算方法 | |
| CN112485693A (zh) | 一种基于温度概率密度函数的电池健康状态快速评估方法 | |
| CN114646888A (zh) | 一种动力电池容量衰减的评估方法及系统 | |
| Lin et al. | State of health estimation of lithium-ion batteries based on remaining area capacity | |
| CN114325445A (zh) | 一种基于区域频率的锂离子电池健康状态快速评估方法 | |
| CN107255786B (zh) | 一种磷酸铁锂电池loc模型 | |
| Mariani et al. | Simple and effective OCV prediction mechanism for VRLA battery systems | |
| CN115117974A (zh) | 一种电池组的均衡控制方法、装置、电池系统和存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200207 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |