动力电池耐久性测试的方法和***
技术领域
本发明涉及汽车测试领域,特别涉及一种动力电池耐久性测试的方法和***。
背景技术
随着汽车工业的发展,我国作为汽车增长第一大国,在全球气候变暖以及世界石油价格日益攀升的趋势下,新能源汽车已经成为目前汽车工业研发的重点。现阶段电动汽车是新能源汽车的发展重点,而电动汽车中动力电池是电动汽车的核心部件,其耐久性是整个电动汽车的重中之重。一般用其寿命作为衡量动力电池的耐久性的指标,该寿命指电池的容量衰减到其初始容量80%所需充放电循环的次数。
现有动力电池耐久性测试中:
方法一是动力电池定时定量的反复充放电,例如动力电池完全充电后,以1.5I3(A)的电流放电1.6h,以恒压2.4V/个体电池、限流1.5I3(A)充电4h,此为一次充放电循环,来测量多少次充放电循环后动力电池电量的容量达到其初始电量的容量的80%,得出动力电池耐久性的。
方法二是让整车在实际道路上行驶,以一定时间或者公里数作为一次测试循环,再将该测试循环换算成充放电循环,根据多少次这种充放电循环后该动力电池电量的容量达到其初始电量的容量的80%,得出动力电池耐久性的。
现有技术中
方案一的缺点是定时定量的反复充放电测试,放电不符合实际车辆行驶过程中的工况电流数据,充电也不符合实际充电器的充电曲线,脱离实际。
方案二的缺点是测试整车实际道路行驶时,测试周期长,易受实际路况等环境因素的影响。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明实施例提供了一种动力电池耐久性测试的方法和***。该技术方案如下:
一方面,提供了一种动力电池耐久性测试方法,该方法包括:
获取整车运行的工况电流数据;
根据所述工况电流数据以预设的方式执行充放电循环;
当所述动力电池电量的初容量缩小到预设容量值时,根据所述充放电循环的次数,获得所述动力电池的耐久性;
优选地,所述获取整车运行的工况电流数据,具体包括:
通过整车在转鼓运行,获得整车的动力电池的电量从充满到第一预设电量过程中的工况电流数据;
优选地,所述通过整车在转鼓运行,获得整车的动力电池的电量从充满到第一预设电量过程中的工况电流数据,具体包括:
设定整车的动力电池电量从充满至放电到第一预设电量过程中,当前所述动力电池电量高于第二预设电量时,整车以全功率在转鼓运行,获得所述运行中的全功率工况电流数据;
相应地,所述根据所述工况电流数据以预设的方式执行充放电循环,具体包括:
充满的动力电池放电到第一预设电量的过程中,若当前所述动力电池电量高于第二预设电量,则根据所述全功率工况电流数据对所述动力电池放电。
优选地,所述通过整车在转鼓运行,获得整车的动力电池的电量从充满到第一预设电量过程中的工况电流数据,具体包括:
设定整车的动力电池电量从充满至放电到第一预设电量过程中,当前所述动力电池电量低于第二预设电量时,整车以限功率在转鼓运行,获得所述运行中的限功率工况电流数据;
相应地,所述根据所述工况电流数据以预设的方式执行充放电循环,具体包括:
充满的动力电池放电到第一预设电量的过程中,若当前所述动力电池电量低于第二预设电量,则根据所述限功率工况电流数据对所述动力电池放电。
优选地,所述根据所述工况电流数据以预设的方式执行充放电循环,具体包括:
根据所述工况电流数据将充满的动力电池放电到第一预设电量,再利用预存的充电曲线将所述第一预设电量的动力电池充满,以此为一次充放电循环,执行所述充放电循环;
或,
利用预存的充电曲线将第一预设电量的动力电池充满,再根据所述工况电流数据将充满的所述动力电池放电到第一预设电量,以此为一次充放电循环,执行所述充放电循环。
另一方面,提供了一种动力电池耐久性测试***,该***包括:
转鼓,用于获取整车运行的工况电流数据;
测试设备,用于根据所述工况电流数据以预设的方式执行充放电循环;
监控设备,用于当所述动力电池电量的初容量缩小到预设容量值时,根据所述充放电循环的次数,获得所述动力电池的耐久性;
其中,所述转鼓具体用于通过整车在转鼓运行,获得整车的动力电池的电量从充满到第一预设电量过程中的工况电流数据;
优选地,所述转鼓具体包括:
第一获取模块,用于设定整车的动力电池电量从充满至放电到第一预设电量过程中,当前所述动力电池电量高于第二预设电量时,整车以全功率在转鼓运行,获得所述运行中的全功率工况电流数据;
相应地,所述测试设备,具体包括:
第一放电模块,用于充满的动力电池放电到第一预设电量的过程中,若当前所述动力电池电量高于第二预设电量,则根据所述全功率工况电流数据对所述动力电池放电。
优选地,所述转鼓具体包括:
第二获取模块,用于设定整车的动力电池电量从充满至放电到第一预设电量过程中,当前所述动力电池电量低于第二预设电量时,整车以限功率在转鼓运行,获得所述运行中的限功率工况电流数据;
相应地,所述测试设备,具体包括:
第二放电模块,用于充满的动力电池放电到第一预设电量的过程中,若当前所述动力电池电量低于第二预设电量,则根据所述限功率工况电流数据对所述动力电池放电。
优选地,所述测试设备具体包括:
第一测试模块,用于根据所述工况电流数据将充满的动力电池放电到第一预设电量,再利用预存的充电曲线将所述第一预设电量的动力电池充满,以此为一次充放电循环,执行所述充放电循环;
第二测试模块,用于利用预存的充电曲线将第一预设电量的动力电池充满,再根据所述工况电流数据将充满的所述动力电池放电到第一预设电量,以此为一次充放电循环,执行所述充放电循环。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
本实施例通过获取整车运行的工况电流数据,根据该工况电流数据以预设的方式执行充放电循环,当该动力电池电量的初容量缩小到预设容量值时,根据该充放电循环的次数,获得该动力电池的耐久性,有效地以充放电测试的方式最大限度地模拟了整车的实际运行,使测试动力电池耐久性的过程中,节约了耐久性测试时间,提高了耐久性测试的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种动力电池耐久性测试方法的流程图;
图2是本发明实施例二提供的一种动力电池耐久性测试方法的流程图;
图3是本发明实施例二提供的一种动力电池耐久性测试方法的转鼓示意图;
图4是本发明实施例二提供的一种动力电池耐久性测试方法的全功率工况电流数据图;
图5是本发明实施例二提供的一种动力电池耐久性测试方法的限功率工况电流数据图;
图6是本发明实施例二提供的一种动力电池耐久性测试方法的测试台架示意图;
图7是本发明实施例三提供的一种动力电池耐久性测试***结构示意图;
图8是本发明实施例三提供的一种测试设备的结构示意图;
图9是本发明实施例三提供的一种转鼓和测试设备的结构示意图;
图10是本发明实施例三提供的另一种转鼓和测试设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
参见图1,本发明实施例提供了一种动力电池耐久性测试的方法,方法如下:
步骤110:获取整车运行的工况电流数据;
步骤120:根据该工况电流数据以预设的方式执行充放电循环;
步骤130:当该动力电池电量的初容量缩小到预设容量值时,根据该充放电循环的次数,获得该动力电池的耐久性。
本实施例通过获取整车运行的工况电流数据,根据该工况电流数据以预设的方式执行充放电循环,当该动力电池电量的初容量缩小到预设容量值时,根据该充放电循环的次数,获得该动力电池的耐久性,有效地以充放电测试的方式最大限度地模拟了整车的实际运行,使测试动力电池耐久性的过程中,节约了耐久性测试时间,提高了耐久性测试的准确度。
实施例二
参见图2,本实施例提供了一种动力电池耐久性测试方法,方法如下:
步骤210:获取整车运行的工况电流数据;
具体地,通过整车在转鼓运行,获得整车的动力电池的电量从充满到第一预设电量过程中的工况电流数据。
相比在实际道路上进行动力电池耐久性的获取整车工况电流步骤,本实施例优选在转鼓上获得测试中工况电流数据;其中,转鼓示意图如图3,整车在转鼓上模拟在路面上行驶的各种动态工况,并利用各种装置对各动态工况进行测量、分析和判断。转毂由计算机和可编程控制器控制:在被测试整车加速时,通过电动机提供阻力矩模拟行驶阻力;在被测试整车制动时,用惯性转毂和传动部件的转动惯量模拟整车移动部件的质量和转动部件惯量。转鼓属于现有技术,不做进一步描述,优选转鼓的原因是在转鼓上整车运行能保持测试过程的一致性,获得准确的工况电流数据,避免由于具体道路环境的不同,而使得一次测试不能代表一般条件下整车运行的情况出现。再者,在转鼓上进行整车运行又能超越具体道路环境的限制,可以获得诸如高温低温,固定坡度,超高速等对应特定状态下的工况电流数据,以这些工况电流数据进行后续步骤,可以有较高的针对性。
本实施例通过整车在转鼓运行,获得整车的动力电池的电量从充满到第一预设电量过程中的工况电流数据,还可以进一步细分为两个过程,具体包括:
步骤211:设定整车的动力电池电量从充满至放电到第一预设电量过程中,当前该动力电池电量高于第二预设电量时,整车以全功率在转鼓运行,获得该运行中的全功率工况电流数据;
具体地,电动汽车在整车运行时,会持续充放电,但总的来说,充电量远远小于放电量,会消耗电力,也就是说宏观上整车运行时动力电池会进行放电;而又由于对整车的动力电池保护的考虑,运行过程中,一般不将动力电池电量从充满放电到零,也就是说,需要设置一个第一预设电量,使得在整车转鼓运行中,获得从充满到所设第一预设电量的工况电流数据,这里设定的第一预设电量是当前动力电池容量20%的电量,也就是在当前动力电池容量100%-20%的电量的区间内,获得整车在转鼓上的工况电流数据,进一步地,为了保护电池和模拟实际情况,在此区间内,我们引入第二预设电量,这里设定为当前容量40%的电量,以保证在高电量的条件下,整车在转鼓上全功率运行,低电量的条件下,整车在转鼓上限功率运行;本步骤体现的是整车的动力电池电量从充满至放电到第一预设电量过程,当前该动力电池电量高于第二预设电量时,也就是整车的动力电池电量在当前动力电池容量100%-40%的高电量前提下,整车以全功率在转鼓运行,获得该运行中的全功率工况电流数据如图4,放电时负电流的幅值要远高于充电时正电流的幅值,并且随着时间的推移,电压幅值也会产生各种变化。
步骤212:设定整车的动力电池电量从充满至放电到第一预设电量过程中,当前该动力电池电量低于第二预设电量时,整车以限功率在转鼓运行,获得该运行中的限功率工况电流数据;
相应地,整车在转鼓上充满到第二预设电量的全功率运行后,整车改为限功率运行,运行时在第二预设电量放电到第一预设电量的过程中,也就是整车的动力电池电量在当前动力电池容量40%-20%的低电量前提下,整车以限功率在转鼓运行,获得该运行中的限功率工况电流数据如图5,同样放电时负电流的幅值要远高于充电时正电流的幅值,并且随着时间的推移,电压幅值也会产生变化,但显然由于限功率的原因,图5正、负电流的幅值相比图4缩小了。
步骤220:根据该工况电流数据以预设的方式执行充放电循环;
具体地可以根据该工况电流数据将充满的动力电池放电到第一预设电量,再利用预存的充电曲线将该第一预设电量的动力电池充满,以此为一次充放电循环,也可以利用预存的充电曲线将第一预设电量的动力电池充满,再根据该工况电流数据将充满的该动力电池放电到第一预设电量,以此为一次充放电循环,也就是说二者没有先后差别。
按照前者的顺序,先根据上述整车工况电流数据,提取整车的充放电曲线,依据该曲线在不同于转鼓的测试台架上利用测试设备将独立的动力电池放电到第一预设电量,再依据预存的充电曲线通过测试设备下将第一预设电量的动力电池——也就是电量为20%当前容量的动力电池充满,将其整体作为一个充放电循环。该预存的充电曲线是一般电动汽车充电器的充电曲线,在此不做特定要求,但每个充放电循环中充电时的该充电曲线要保持相同,确保动力电池耐久性测试时的充电标准保持一致。也就是说每个充放电循环中放电时依据整车工况电流模拟电动汽车运行时消耗电量放电的情况,充电时依据相应预存的充电器充电曲线模拟电动汽车充电的情况,整个测试过程和实际电动汽车中动力电池的工作实际情况保持高度一致。
其中,充满的动力电池放电到第一预设电量的过程中,具体包括:
步骤221:充满的动力电池放电到第一预设电量的过程中,若当前该动力电池电量高于第二预设电量时,则根据该全功率工况电流数据对该动力电池放电;
步骤222:充满的动力电池放电到第一预设电量的过程中,若当前该动力电池电量低于第二预设电量时,则根据该限功率工况电流数据对该动力电池放电;
步骤221和步骤222,对应步骤211和步骤212获得的整车动力电池的全功率工况电流数据和限功率工况电流数据,得到全功率充放电曲线和限功率充放电曲线,分别在对应相同的当前动力电池的容量电量通过台架的测试设备直接对独立的动力电池进行放电,即在当前独立的动力电池容量电量100%-40%的高电量前提下,依据该全功率充放电曲线,测试设备对独立的动力电池进行放电,在当前独立的动力电池容量电量40%-20%的低电量前提下,依据该全功率充放电曲线,测试设备对该独立的动力电池进行放电。
结合图6的台架结构组成,进一步明确上述测试设备根据上述工况电流数据得到的全功率充放电曲线和限功率充放电曲线放电,根据预设的充电曲线充电的充放电循环过程。
电脑,电脑在本实施例中作为监控设备,分别装有测试设备和BMS(Battery ManagementSystem,电池管理***)的上位机软件,通过CAN(Controller Area Network,控制器局域网)线连接BMS接收BMS软件所需数据,通过网线连接测试设备接收测试设备所需数据,可以在BMS软件和测试设备软件设置保护值,当个体电池或整个动力电池、测试设备出现过压、过温、过流等情况时,通过BMS断开主继电器或者停止测试设备,实现试验异常时对测试设备和动力电池的双层断电保护,并可人为监控中止/启动整个试验进程。
测试设备,作为该步骤的核心,可以是充放电测试仪,充放电测试柜,其与主继电器、动力电池构成充放电循环测量的动力电池耐久性测试的回路,根据全功率工况电流数据、限功率工况电流数据,得到全功率充放电曲线和限功率充放电曲线,再由电脑将这两种曲线以机器语言编写到放电条件下,并预存电动汽车充电器的充电曲线的机器语言编写到充电条件下,台架上,测试设备通过CAN线获取动力电池的总温度,总电压,总电流,总安时,而由于动力电池可能没有相应的接口,也可以通过BMS引出的CAN线获得上述数据,结合上述数据和这些机器语言,当上述数据满足机器语言设置的各类主条件或分支条件时,测试设备实现相应幅度的充放电动作,以此执行充放电循环;
该BMS从该动力电池采集该动力电池的个体电池数据,如个体电压、个体温度等,对这些个体数据处理,管理构成动力电池的个体电池,通过能量均衡和热平衡,防止个体电池过充电,过放电、过热的现象;
另有辅助设备实现交直流转换,冷却风扇通过热传感器控制,在动力电池过热时,提供冷却工作。
步骤230:当该动力电池电量的初容量缩小到预设容量值时,根据该充放电循环的次数,获得该动力电池的耐久性。
本实施例将电池当前的容量衰减到其初容量的80%所需的上述充放电循环的次数,作为动力电池耐久性的标准,所需要的该次数越高,动力电池的耐久性越好,所需的该次数越低,动力电池的耐久性越差。当前动力电池电量的容量可由BMS或测试设备的在监控电脑的上位机软件获得,本实施例是通过BMS软件获得的,方法是预存动力电池的默认容量或记录第一次充放电循环中当前动力电池充满时的电量作为初容量,执行充放电循环,当某一次循环中当前动力电池充满时的电量小于该初容量电量的80%,视为缩小到预设容量值,则记录一共进行的充放电循环次数,以此获得动力电池的耐久性。
本实施例提供的方法的有益效果是:通过获取整车运行的工况电流数据,根据该工况电流数据以预设的方式执行充放电循环,当该动力电池电量的初容量缩小到预设容量值时,根据该充放电循环的次数,获得该动力电池的耐久性,有效地以充放电测试的方式最大限度地模拟了整车的实际运行,使测试动力电池耐久性的过程中,节约了耐久性测试时间,提高了耐久性测试的准确度。通过设定第一预设电量、第二预设电量在转鼓上分别获得整车全功率工况电流数据和限功率工况电流数据对应得到全功率充放电曲线和限功率充放电曲线,转化成机器语言写入测试设备,进行放电测试步骤;预设的相关充电器的充电曲线,转化成机器语言写入测试设备,进行充电测试步骤,上述三种曲线贯穿整个测试的三个过程,构成了完整的充放电循环,进一步细分模拟了整车的行驶过程,提高了动力电池耐久性测试的准确性和数据的可靠性;其中,电脑中的BMS和测试设备的上位机软件实时监测测试数据,确保参数异常时能够及时使得BMS断开充放电回路中的主继电器或使得测试设备停止工作,构成了双层保护,提高了安全性。
实施例三
本实施例提供了一种动力电池耐久性测试***,该***用于执行上述实施例一及实施例二所提供的动力电池耐久性测试方法,参见图7,该***包括:
转鼓310,用于获取整车运行的工况电流数据;
测试设备320,用于根据所述工况电流数据以预设的方式执行充放电循环;
监控设备330,用于当所述动力电池电量的初容量缩小到预设容量值时,根据所述充放电循环的次数,获得所述动力电池的耐久性。
其中,转鼓310具体用于通过整车在转鼓运行,获得整车的动力电池的电量从充满到第一预设电量过程中的工况电流数据。
如图8,优选地,测试设备320具体包括
第一测试模块321,用于根据所述工况电流数据将充满的动力电池放电到第一预设电量,再利用预存的充电曲线将所述第一预设电量的动力电池充满,以此为一次充放电循环,执行所述充放电循环;
第二测试模块322,用于利用预存的充电曲线将第一预设电量的动力电池充满,再根据所述工况电流数据将充满的所述动力电池放电到第一预设电量,以此为一次充放电循环,执行所述充放电循环。
如图9,优选地,转鼓310具体包括:
第一获取模块311,用于设定整车的动力电池电量从充满至放电到第一预设电量过程中,当前所述动力电池电量高于第二预设电量时,整车以全功率在转鼓运行,获得所述运行中的全功率工况电流数据;
相应地,测试设备320具体包括:
第一放电模块323,用于充满的动力电池放电到第一预设电量的过程中,若当前所述动力电池电量高于第二预设电量,则根据所述全功率工况电流数据对所述动力电池放电。
如图10,优选地,转鼓310具体包括:
第二获取模块312,用于设定整车的动力电池电量从充满至放电到第一预设电量过程中,当前所述动力电池电量低于第二预设电量时,整车以限功率在转鼓运行,获得所述运行中的限功率工况电流数据;
相应地,测试设备320具体包括:
第二放电模块324,用于充满的动力电池放电到第一预设电量的过程中,若当前所述动力电池电量低于第二预设电量,则根据所述限功率工况电流数据对所述动力电池放电。
本实施例提供的***的有益效果是:
本实施例提供的方法的有益效果是:通过转鼓获取整车运行的工况电流数据,根据该工况电流数据以预设的方式通过测试设备执行充放电循环,当该动力电池电量的初容量缩小到预设容量值时,监控设备根据该充放电循环的次数,获得该动力电池的耐久性,有效地以充放电测试的方式最大限度地模拟了整车的实际运行,使测试动力电池耐久性的过程中,节约了耐久性测试时间,提高了耐久性测试的准确度。通过设定第一预设电量、第二预设电量在转鼓上分别获得整车全功率工况电流数据和限功率工况电流数据对应得到全功率充放电曲线和限功率充放电曲线,转化成机器语言写入测试设备,进行放电测试步骤;预设的相关充电器的充电曲线,转化成机器语言写入测试设备,进行充电测试步骤,上述三种曲线贯穿整个测试的三个过程,构成了完整的充放电循环,进一步细分模拟了整车的行驶过程,提高了动力电池耐久性测试的准确性和数据的可靠性;其中,监控设备中的BMS和测试设备的上位保护策略实时监测测试数据,确保参数异常时能够及时使得BMS断开充放电回路中的主继电器或使得测试设备停止工作,构成了双层保护,提高了安全性。
需要说明的是:上述实施例提供的动力电池耐久性测试***在测试时,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将***的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。另外,上述实施例提供的动力电池耐久性测试***与动力电池耐久性测试方法实施例属于同一构思,其具体实现过程详见方法实施例,这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,该的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上该仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。