CN111413630B - 一种锂电池的脉冲放电功率修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种锂电池的脉冲放电功率修正方法，可解决现有方法误差较大的技术问题。包括以下步骤：根据电池的温度范围和SOC进行区间划分；对不同区间选取特定点进行极限脉冲电流的确定；根据极限电流，确定不同区间的倍率，进行HPPC的标准测试；根据HPPC测试结果计算脉冲极限功率，再使用极限功率值对不同温度区间的特定点进行恒功率测试；对恒功率测试结果和HPPC测试结果进行处理，进行最终功率的修正，得到修正后的脉冲放电极限功率。本发明采用分区测定功率并使用恒功率放电进行修正的方法，对HPPC测试结果使用恒功率测试进行修正，可以减小传统HPPC测试模拟工况与实际整车运行工况的差异，为整车评估电芯真实功率水平提供更好的支持。

Description

一种锂电池的脉冲放电功率修正方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池的脉冲放电功率修正方法。
背景技术
锂电池的大规模应用，其电池性能备受关注，特别是新能源汽车的大力推广，更是直接推动了动力锂电池的发展。随着动力锂电池应用场景的不断拓展，除了纯电动汽车外，混合动力汽车也被大力推崇，这就对了电池的功率性能提出了更高的要求，也对电池包或系统的功率评价提出了新的要求。
对于整车或电池系统的功率评价，主要是脉冲功率和持续功率两部分。持续功率的评估相对简单，一般是测试电池单体的倍充倍放能力，转换成系统持续功率即可。脉冲功率的平均相对复杂，针对于不同的工况条件，需得到详细的温度-SOC的功率map或直流内阻map，才能给系统功率提供更准确的参数。特别是在某些特定工况下，如瞬间加速，短时间爬坡等需要在短时间内输出大功率的情况下，对电池脉冲放电功率的评估尤为重要。常规的脉冲放电功率一般采用常规HPPC测试，使用一个固定的倍率进行放电10s或30s，再由dcr计算得到理论功率极限。但在功率较大情况下，采用同一倍率计算不同温度和soc区间的dcr会产生较大的偏差，且与实际整车的恒功率输出工况有一定的差异，因此，对于脉冲放电功率的评估需要更为精细的方法。
发明内容
本发明提出的一种锂电池的脉冲放电功率修正方法，可解决现有方法误差较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种锂电池的脉冲放电功率修正方法，包括以下步骤：
S100、根据电池的温度范围和SOC进行区间划分；
S200、对不同区间选取特定点进行极限脉冲电流的确定；
S300、根据极限电流，确定不同区间的倍率，进行HPPC的标准测试；
S400、根据HPPC测试结果计算脉冲极限功率，再使用极限功率值对不同温度区间的特定点进行恒功率测试；
S500、对恒功率测试结果和HPPC测试结果进行处理，并进行最终功率的修正，得到修正后的脉冲放电极限功率。
进一步的，S100为得到较为准确的脉冲放电功率map(温度范围A-B℃，SOC范围5-95％，以5℃作为温度间隔，以5％SOC作为soc间隔)，对整个map进行区间划分，分为n个区间，其中n根据温度范围进行调整。
进一步的，S200选取第一个区间的中心点，进行脉冲放电极限电流的测试：在此中心点的温度和SOC的条件下，以不同倍率进行X s的脉冲放电，当满足：以Z倍率放电X s时，截止电压处于(Vmin，Vmin+3％)内，即可得到此区间的脉冲极限倍率：Z。X根据不同功率要求情况调整，Vmin代表电池下限电压。
进一步的，S300对第一区间每个点进行HPPC测试，以Z倍率进行Xs的脉冲放电，按照freedom car的算法计算功率极限值，得到第一区间每个点的功率P1。
dcr＝(V0-V1)/Z*C，P1＝Vmin*(V0-Vmin)/dcr。其中，V0为每个点的起始静态电压，V1为每个点放电结束动态电压，C为电池容量。
进一步的，S400对第一区间的中心点进行恒功率的脉冲放电，其功率值为上述此中心点的计算功率值，截止条件为放电后电压处于(Vmin，Vmin+3％)内，记录其放电时间t。
进一步的，S500根据t和X的关系，得到修正系数w＝X/t，第一区间的每个点的修正功率P2＝P1/w。
n个区间的功率值按上述步骤重复进行，即可得到最终的修正后的功率map。
由上述技术方案可知，本发明的锂电池的脉冲放电功率修正方法具有以下有益效果：
本发明采用分区测定功率并使用恒功率放电进行修正的方法，其一，采用细化温度和SOC区间的测试方法，可以减小传统HPPC测法中把所有温度点和SOC点统一采用相同倍率测试而造成较大误差的影响，使得整个功率map更加接近实际值；其二，对HPPC测试结果使用恒功率测试进行修正，可以减小传统HPPC测试模拟工况与实际整车运行工况的差异，为整车评估电芯真实功率水平提供更好的支持。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的锂电池的脉冲放电功率修正方法，包括以下步骤：
S100、根据电池的温度范围和SOC进行区间划分；
S200、对不同区间选取特定点进行极限脉冲电流的确定；
S300、根据极限电流，确定不同区间的倍率，进行HPPC的标准测试；
S400、根据HPPC测试结果计算脉冲极限功率，再使用极限功率值对不同温度区间的特定点进行恒功率测试；
S500、对恒功率测试结果和HPPC测试结果进行处理，并进行最终功率的修正，得到修正后的脉冲放电极限功率。
针对上述步骤，分别具体说明：
(1)为得到较为准确的脉冲放电功率map(见下图，温度范围A-B℃，SOC范围5-95％，以5℃作为温度间隔，以5％SOC作为soc间隔)，对整个map进行区间划分，分为n个区间，其中n根据温度范围进行调整。每个区间内的温度范围不可超过20℃，SOC的范围不可超过30％。
如下表所示：
Figure GDA0003600600060000031
Figure GDA0003600600060000041
(2)将步骤(1)中第一个区间的中心点进行脉冲放电极限电流的测试：在此中心点的温度和SOC的条件下，以不同倍率进行X s的脉冲放电，当满足：以Z倍率放电X s时，截止电压处于(Vmin，Vmin+3％)内，即可得到此区间的脉冲极限倍率：Z。X根据不同功率要求情况调整，Vmin代表电池下限电压。
X可根据实际整车工况选定，X≤30s。
区间的中心点一般处于SOC和温度范围的中心值或靠近中心值的点。
(3)对map中的第一区间每个点进行HPPC测试，以(2)中的Z倍率进行Xs的脉冲放电，按照freedom car的算法计算功率极限值，得到第一区间每个点的功率P1。
dcr＝(V0-V1)/Z*C，P1＝Vmin*(V0-Vmin)/dcr。其中，V0为每个点的起始静态电压，V1为每个点放电结束动态电压，C为电池容量。
(4)对第一区间的中心点进行恒功率的脉冲放电，其功率值为(3)中此中心点的计算值，截止条件为放电后电压处于(Vmin，Vmin+3％)内，记录其放电时间t。
(5)根据t和X的关系，得到修正系数w＝X/t，第一区间的每个点的修正功率P2＝P1/w。
(6)n个区间的功率值按(2)-(5)的步骤重复进行，即可得到最终的修正后的功率map。
以下为具体实施例：
本实验提供的单体电池容量为50Ah，电池使用温度为-20-40℃，将功率map分为9个区域，具体如下：
Figure GDA0003600600060000051
1区间选取中心点为-15℃/15％SOC，根据10s脉冲放电功率极限测试的结果，确定1区间的倍率为2C，测出的1区间的功率如下：
SOC/T 5％ 10％ 15％ 20％ 25％ 30％
-20℃ 114 149 177 214 235 267
-15℃ 157 209 264 303 321 347
-10℃ 201 252 310 360 391 409
-5℃℃ 279 354 421 502 531 575
使用264W进行-15℃/15％SOC下的恒功率放电，其放电时间为8.9s，计算1区间的修正系数w＝1.12，因此修正后的功率P2＝P1/1.12，具体如下：
Figure GDA0003600600060000052
Figure GDA0003600600060000061
确定2-9区间的倍率分别为2C，2.5C，3C，5C，5.5C，6C，8C，9C，10C，其算法如上述相同，不在一一列出。
以上结果可以明显看出，其一，不同温度和soc区间的倍率完全不同，为2C-8C，而传统HPPC测法中，则统一采用5C或其他固定倍率，由此带来的计算结果，其误差明显较大(根据freedom car的算法，极限功率与dcr有直接计算关系，而电池在不同温度和SOC区间下，采用不同倍率测试出的dcr会有明显差异，从而使传统HPPC中统一倍率的算法产生较大误差。)；其二，传统HPPC测法为恒电流测试，而真实整车运行则为控制功率的变化，特别在急加速、上坡等工况下，一般都为恒功率运行(此功率一般接近整车极限功率)，因此采用恒功率测试进进一步的修正(如上述1区间和系数为1.12)，可以更加真实的得到电池的真实功率能力水平。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种锂电池的脉冲放电功率修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、根据电池的温度范围和SOC进行区间划分；
S200、对不同区间选取特定点进行极限脉冲电流的确定；
S300、根据极限电流，确定不同区间的倍率，进行HPPC的标准测试；
S400、根据HPPC测试结果计算脉冲极限功率，再使用极限功率值对不同温度区间的特定点进行恒功率测试；
S500、对恒功率测试结果和HPPC测试结果进行处理，并进行最终功率的修正，得到修正后的脉冲放电极限功率。
2.根据权利要求1所述的锂电池的脉冲放电功率修正方法，其特征在于：所述S100、根据电池的温度范围和SOC进行区间划分；
具体包括：
设温度范围A-B℃，SOC范围5-95％，以5℃作为温度间隔，以5％SOC作为SOC 间隔，对整个map进行区间划分，分为n个区间，其中n根据温度范围进行调整。
3.根据权利要求2所述的锂电池的脉冲放电功率修正方法，其特征在于：所述S200、对不同区间选取特定点进行极限脉冲电流的确定；
包括：
将S100中第一个区间的中心点进行脉冲放电极限电流的测试：在此中心点的温度和SOC的条件下，以不同倍率进行X s的脉冲放电，当满足：以Z倍率放电X s时，截止电压处于Vmin-Vmin+3％内，即可得到此区间的脉冲极限倍率：Z；
X根据不同功率要求情况调整，Vmin代表电池下限电压。
4.根据权利要求3所述的锂电池的脉冲放电功率修正方法，其特征在于：所述S300、根据极限电流，确定不同区间的倍率，进行HPPC的标准测试；
具体包括：
对map中的第一区间每个点进行HPPC测试，以S200中的Z倍率进行Xs的脉冲放电，按照freedom car的算法计算功率极限值，得到第一区间每个点的功率P1。
5.根据权利要求4所述的锂电池的脉冲放电功率修正方法，其特征在于：
所述S400、根据HPPC测试结果计算脉冲极限功率，再使用极限功率值对不同温度区间的特定点进行恒功率测试；
具体包括：
对map中第一区间的中心点进行恒功率的脉冲放电，其功率值为S300中此中心点的计算值，截止条件为放电后电压处于Vmin-Vmin+3％内，记录其放电时间t。
6.根据权利要求5所述的锂电池的脉冲放电功率修正方法，其特征在于：
所述S500、对恒功率测试结果和HPPC测试结果进行处理，进行最终功率的修正，得到修正后的脉冲放电极限功率；
具体包括：
根据t和X的关系，得到修正系数w＝X/t，第一区间的每个点的修正功率P2＝P1/w；
n个区间的功率值按S200-S500的步骤重复进行，即可得到最终的修正后的功率map。
7.根据权利要求2所述的锂电池的脉冲放电功率修正方法，其特征在于：
所述S100中，每个区间内的温度范围不可超过20℃，SOC的范围不可超过30％。
8.根据权利要求3所述的锂电池的脉冲放电功率修正方法，其特征在于：
所述S300中，X≤30s。
9.根据权利要求3所述的锂电池的脉冲放电功率修正方法，其特征在于：
所述S300中按照freedom car的算法计算功率极限值，得到第一区间每个点的功率P1；
具体为：
dcr＝(V0-V1)/Z*C，P1＝Vmin*(V0-Vmin)/dcr；
其中，V0为每个点的起始静态电压，V1为每个点放电结束动态电压，C为电池容量。
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