CN110596602A - 一种高精度hppc测试方法 - Google Patents

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吴治国
张海林
张勍
邹美靓
李艳
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    • 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
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC

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Abstract

本发明公开了一种高精度HPPC测试方法，采用非等间隔的SOC测试点进行HPPC测试；并基于测试得到的DCR值，形成对应的HPPC折线图。本发明提供的方案实现在低SOC(≤0％SOC)和高SOC(≥70％SOC)范围内的HPPC测试，随着折线曲率变大而增加不同梯度的功率测试点，在折线图的两端获得更多的数据，以绘制更为精确的HPPC功率和DCR折线图，提高功率矩阵测试的精度，为电池功率性能分析提供更为翔实的数据。

Description

一种高精度HPPC测试方法
技术领域
本发明属于动力电池测试领域，具体涉及一种高精度HPPC测试方法。
背景技术
动力电池从研发到应用的过程中需要进行大量复杂而重复的测试验证工作，功率性能是动力电池重要的电性能测试指标。
在不同的SOC(State of Charge，荷电状态)下，一般用功率矩阵折线图来展示电芯的直流内阻和功率数据。目前快速测试电池不同SOC的功率常用的有HPPC(The HybridPulse Power Characterization,混合脉冲功率性能测试)测试方法，每隔一定的SOC(如10％)作测试，然后取点连接成折线，如图1所示。
现有的HPPC测试方法都是采用间隔相同(一般都是10％)的SOC测试得到的功率和DCR，再由此得出HPPC折线图。
参见图1，这种测试方式所形成的HPPC折线图，在SOC较低和较高的区域，由于相邻HPPC所测试出来的功率和DCR折线曲率变化很大，最终造成形成的HPPC折线图精度不足，无法满足现有分析需求。
发明内容
针对现有HPPC测试方法来测试电池功率性能所形成的HPPC折线图精度不足问题，需要一种新的电池功率性能测试方案。
本发明提供了一种高精度的HPPC测试方法，从而提高功率矩阵测试的精度，满足电池功率性能分析的需求。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明中提供的高精度HPPC测试方法，包括：
采用非等间隔的SOC测试点进行HPPC测试；
基于上述测试得到对应的DCR值，然后形成对应的HPPC折线图。
进一步地，所述HPPC测试过程中，≤30％SOC范围内的测试点的取值间隔不同于＞30％且小于70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
进一步地，≤30％SOC范围内的测试点的取值间隔相同。
进一步地，≤30％SOC范围内的测试点的取值间隔随SOC值增加而递增。
进一步地，≤30％SOC范围内的测试点的最大取值间隔小于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
进一步地，所述HPPC测试过程中，≥70％SOC范围内的测试点的取值间隔不同于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
进一步地，≥70％SOC范围内的测试点的取值间隔相同。
进一步地，≥70％SOC范围内的测试点的取值间隔随SOC值增加而递减。
进一步地，≥70％SOC范围内的测试点的最大取值间隔小于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
进一步地，所述HPPC测试过程中，＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔相同。
本发明具有以下优点：
本发明提供的方案实现在低SOC(≤30％SOC)和高SOC(≥70％SOC)范围内的HPPC测试，随着折线曲率变大而增加不同梯度的功率测试点，在折线图的两端获得更多的数据，以绘制更为精确的HPPC功率和DCR折线图，提高功率矩阵测试的精度，为电池功率性能分析提供更为翔实的数据。
附图说明
图1为常规的HPPC测试方法取值后的DCR折线图；
图2为本发明实例中形成的DCR折线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
众所周知，针对二次电池功率性能指标的测试，目前电池企业或相应的检测机构在进行HPPC测试时，整个测试过程都是间隔相同SOC(一般是10％SOC)依次测试相应的功率和DCR，并得出HPPC折线图。
本发明的发明人在实践测试中确定，在HPPC折线图的两端，即SOC较低和较高的区域，相邻测试数据绘制出来的功率和DCR折线曲率变化会很大。而现有的测试方法在这个范围内如果仍然采用固定的间隔(10％SOC)取测试点，同时由于SOC在0％时没有放电数据，SOC在100％时没有充电数据，所以SOC在0-10％的放电功率和SOC90％-100％的充电功率在折线图上也是空缺的(如图1)，由此造成形成的折线图的精度是不足的，无法满足电池功率性能分析的需求。
对此，本方案摒弃现有常规的HPPC测试方式，创造性的采用非等间隔的SOC测试点进行HPPC测试，并基于如此测试得到的DCR值，形成对应的HPPC折线图。
作为举例，本方案在≤30％SOC的低SOC范围内，≥70％SOC的高SOC范围内，分别采用不同的取值间隔形成对应的SOC测试点，并进行HPPC测试，由此来形成对应的HPPC折线图。
具体地，本方案在≤30％SOC范围内的测试点的取值间隔不同于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
本方案中≤30％SOC范围内的测试点的取值间隔优选随SOC值增加而递增。
在此基础上为了保证所确定的测试点能够具有针对性且涵盖住所需的范围，本方案在≤30％SOC范围内的测试点的最大取值间隔小于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
而对于在≤30％SOC范围内的测试点数量可根据实际需求而定。这里优选在3-200之间。
基于上述方案，作为举例，本方案在≤30％SOC范围内的确定9个测试点，分别为：
0％SOC，2％SOC，4％SOC，6％SOC，8％SOC，10％SOC，15％SOC，20％SOC，30％SOC，以上9个测试点。
此处需说明的是，≤30％SOC范围内的测试点并不限于此，本领域技术人员可以据此方案采用其它可行的测试点。
另外，作为替换方案，≤30％SOC范围内的测试点的具体取值间隔也可以相同，只要满足小于>30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔即可。
再者，本方案在≥70％SOC范围内的测试点的取值间隔也不同于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
方案中≥70％SOC范围内的测试点的取值间隔随SOC值增加而递减。
在此基础上为了保证所确定的测试点能够具有针对性且涵盖住所需的范围，本方案在≥70％SOC范围内的测试点的最大取值间隔小于>30％且<70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
而对于在≥70％SOC范围内的测试点数量可根据实际需求而定。这里优选在3-200之间。
基于上述方案，作为举例，本方案在≥70％SOC范围内的确定9个测试点，分别为：70％SOC，80％SOC，85％SOC，90％SOC，92％SOC，94％SOC，96％SOC，98％SOC，100％SOC，这9个测试点。
此处需说明的是，≥70％SOC范围内的测试点并不限于此，本领域技术人员可以据此方案采用其它可行的测试点。
另外，作为替换方案，≥70％SOC范围内的测试点的具体取值间隔也可以相同，只要满足小于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔即可。
再者，与之配合的，本方案中在＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔相同，这里优选的取值间隔为10％SOC。
鉴于此，在＞30％且＜70％SOC范围内将形成3个测试点：40％SOC，50％SOC，60％SOC，这三个测试点。
由此形成的方案中，实现在低SOC(≤30％SOC)和高SOC(≥70％SOC)范围内的HPPC测试，且随着折线曲率变大而增加不同梯度的功率测试点，继而可在折线图的两端获得更多的数据，从而可以绘制更为精确的HPPC功率和DCR折线图，提高功率矩阵测试的精度，为电池功率性能分析提供更为翔实的数据。
以本方案的举例说明，本方案在具体实施时，相对于现有方案以10％SOC为间隔取10个SOC测试点的测试方案，本方案将测试点分为三个阶段且增加到21个SOC测试点，而每个阶段的测试点的取值间隔也不同，具体如下：
0％，2％，4％，6％，8％，10％，15％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，85％，90％，92％，94％，96％，98％，100％。
由此可以形成更为精确的HPPC功率和DCR折线图，提高功率矩阵测试的精度，为电池功率性能分析提供更为翔实的数据。
针对上述方案，以下通过具体应用实例来进一步说明本方案。
本实例以NCM电池为例来说明本方案的实施过程及效果。本实例的具体实施过程如下：
步骤(1)将待测NCM电池置于25℃恒温箱中，搁置6h以上使电池达到热平衡；
步骤(2)容量标定：将电池1C恒流放电到截止电压2.75V，搁置1h，再1C恒流恒压至4.2V，截止电流0.05C；搁置1h；1C恒流放电至截止电压2.75V；得到标定容量C标；
步骤(3)将电池调整到定的SOC范围，分别用2C标电流充10s，3C标电流放10s，根据HPPC测试方法，计算出在该SOC下的DCR和功率。
本实例中的SOC范围取21个测试值：0％，2％，4％，6％，8％，10％，15％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，85％，90％，92％，94％，96％，98％，100％，在每个SOC下都分别测试2C标电流充10s，3C标电流放10s。
(a)以50％SOC时测试充电功率举例如下：
1)先将电池以电流为1C标恒流放电到2.75V，搁置1h；
2)再按1C标电流恒流充电，充电容量达到1/2C标时截止，搁置1h，此时SOC为50％，记录开路电压V0；
3)以2倍C标的电流，充电10s，记录充电截止电压V1；
4)计算50％SOC时的充电DCR50％充＝∣V0-V1∣/2C标；计算50％SOC时的充电功率＝4.2*(4.2-V0)/DCR50％充。
(b)以50％SOC时测试放电功率举例如下：
1)先将电池以电流为1C标恒流放电到2.75V，搁置1h；
2)再按1C标电流恒流充电，充电容量达到1/2C标时截止，搁置1h，此时SOC为50％，记录开路电压V0；
3)以3倍C标的电流，放电10s，记录放电截止电压V1；
4)计算50％SOC时的放电DCR50％放＝∣V0-V1∣/3C标；计算50％SOC时的放电功率＝2.75*(V0-2.75)/DCR50％放；
其它不同SOC下的充电和放电DCR及功率，都按上述方法实施，此处不加以赘述。
步骤(4)基于公式DCR＝∣V0-V1∣/I，其中V0为脉冲充放电起始电压，V1为充放电终止电压，两者差取绝对值，I为充放电电流；确定充电功率＝4.2*(4.2-V开路)/DCR充；放电功率＝2.75*(V开路-2.75)/DCR放；
步骤(5)根据步骤(4)确定的值，形成如图2所示充放电DCR折线图。
将图2与图1对比可知，相对于常规HPPC测试SOC范围只取10个测试值：0％，10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％，100％，本实例的SOC范围取21个测试值：
0％，2％，4％，6％，8％，10％，15％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，85％，90％，92％，94％，96％，98％，100％；
并且集中在低SOC(≤30％SOC)和高SOC(≥70％SOC)范围内，同时本实例方案在SOC为0-10％的放电功率和SOC为90％-100％的充电功率，也有相应的测试数据，从而能够在功率和DCR折线图的两端获得更多的数据，可形成更为精确的HPPC功率和DCR折线图，提高功率矩阵测试的精度，为电池功率性能分析提供更为翔实的数据。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高精度HPPC测试方法，其特征在于：
采用非等间隔的SOC测试点进行HPPC测试；
基于上述测试得到对应的DCR值，然后形成对应的HPPC折线图。
2.如权利要求1所述高精度HPPC测试方法，其特征在于：所述HPPC测试过程中，≤30％SOC范围内的测试点的取值间隔不同于＞30％且小于70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
3.如权利要求2所述高精度HPPC测试方法，其特征在于：≤30％SOC范围内的测试点的取值间隔相同。
4.如权利要求2所述高精度HPPC测试方法，其特征在于：≤30％SOC范围内的测试点的取值间隔随SOC值增加而递增。
5.如权利要求4所述高精度HPPC测试方法，其特征在于：≤30％SOC范围内的测试点的最大取值间隔小于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
6.如权利要求1所述高精度HPPC测试方法，其特征在于：所述HPPC测试过程中，≥70％SOC范围内的测试点的取值间隔不同于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
7.如权利要求1所述高精度HPPC测试方法，其特征在于：≥70％SOC范围内的测试点的取值间隔相同。
8.如权利要求1所述高精度HPPC测试方法，其特征在于：≥70％SOC范围内的测试点的取值间隔随SOC值增加而递减。
9.如权利要求1所述高精度HPPC测试方法，其特征在于：≥70％SOC范围内的测试点的最大取值间隔小于＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔。
10.如权利要求1-9任一所述高精度HPPC测试方法，其特征在于：所述HPPC测试过程中，＞30％且＜70％SOC范围内的测试点的取值间隔相同。
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