CN105425156A - 一种动力电池循环寿命测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车测试技术领域,提供了一种动力电池循环寿命测试方法,包括:测试温度25℃、0.5C充电、1C放电、放电深度为100%时的容量初始值Q0;测试不同温度对容量衰减速率的温度影响值、不同充电电流对所述容量衰减速率的充电电流影响值、不同放电电流对所述容量衰减速率的放电电流影响值、不同放电深度对所述容量衰减速率的放电深度影响值;确定动力电池容量衰减的容量目标值;建立动力电池容量衰减的模型;计算充电时动力电池的循环次数和放电时动力电池的循环次数。本发明通过建立不同温度、充电电流、放电电流和放电深度的动力电池容量衰减速率模型,能够准确地计算电动汽车运行状态的动力电池循环寿命,测试的有效性高。
Description
技术领域
本发明属于汽车测试技术领域,具体涉及一种动力电池循环寿命测试方法。
背景技术
在经济全球化发展和社会节能减排的迫切需求下,世界汽车工业发展的重心正在发生转移。当前,发展具有环保、节能等特点的新能源汽车已经成为了汽车领域的共识,而电动汽车正是这一发展方向上的普遍技术。电动汽车是由动力电池提供能量来运行的一种车辆,而动力电池作为电动汽车中的重要部件,其性能的好坏将直接影响到电动汽车的发展和应用前景。
目前,动力电池的寿命是动力电池的重要性能指标,而动力电池领域中普遍认为当电池容量下降到额定容量的80%后将不能再用在电动汽车上。为了研究动力电池的寿命,当前一般通过模型法进行测试,具体地通过设置极端条件,如大电流、高温、低温,对电池进行加速寿命测试,该与动力电池安装于电动汽车运行时的状况出入较大,检测结果不准确,与实际的动力电池寿命相差甚远,因此,测试的有效性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力电池循环寿命测试方法,通过建立不同温度、充电电流、放电电流和放电深度的动力电池容量衰减速率模型,能够准确地计算电动汽车运行状态的动力电池循环寿命,测试的有效性高。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种动力电池循环寿命测试方法,包括:
步骤S1:测试温度25℃、0.5C充电、1C放电、放电深度为100%时的容量初始值Q0;
步骤S2:测试不同温度T对容量衰减速率的温度影响值f(T);
步骤S3:测试不同充电电流I1对所述容量衰减速率的充电电流影响值f1(I1);
步骤S4:测试不同放电电流I2对所述容量衰减速率的放电电流影响值f2(I2);
步骤S5:测试不同放电深度DOD对所述容量衰减速率的放电深度影响值f(DOD);
步骤S6:确定动力电池容量衰减的容量目标值Q;
步骤S7:建立所述动力电池容量衰减的模型,
Q=Q0×f(T)×f(I)×f(DOD)×C(cycle)
;计算充电时动力电池的循环次数C1(cycle),
计算放电时所述动力电池的循环次数C2(cycle),
优选地,所述步骤S2包括:
步骤S21:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(CYCLE)=C2(cycle)=1000;
步骤S22:测试0.5C充电至所述动力电池完全充满,1C放电至所述动力电池完全放电,不同温度T对应的温度影响值f(T);
步骤S23:根据所述步骤S22中的测试结果,以温度T为自变量,其相对应的温度影响值f(T)为应变量,得到温度影响值f(T)随温度T的变化函数。
优选地,所述步骤S3包括:
步骤S31:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S32:测试25℃、0.5C放电至所述动力电池完全放电,不同充电电流I1充电至所述动力电池完全充满状态,各自对应的充电电流影响值f1(I1);
步骤S33:根据所述步骤S32中的测试结果,以充电电流I1为自变量,其相对应的放电电流影响值f1(I1)为应变量,得到充电电流影响值f1(I1)随充电电流I1的变化函数。
优选地,所述步骤S4包括:
步骤S41:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S42:测试25℃、0.5C充电至所述动力电池完全充满,不同放电电流I2放电至所述动力电池完全放电状态,各自对应的放电电流影响值f2(I2);
步骤S43:根据所述步骤S42中的测试结果,以放电电流I2为自变量,其相对应的放电电流影响值f2(I2)为应变量,得到放电电流影响值f2(I2)随放电电流I2的变化函数。
优选地,所述步骤S5包括:
步骤S51:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(CYCLE)=C2(cycle)=1000;
步骤S52:测试25℃、0.5C充电至所述动力电池完全充满,1C放电至所述动力电池的不同放电深度DOD时,对应的放电深度影响值f(DOD);
步骤S53:根据所述步骤S52中的测试结果,以放电深度DOD为自变量,其相对应的放电深度影响值f(DOD)为应变量,得到放电深度影响值f(DOD)随放电深度DOD的变化函数。
优选地,所述步骤S23中温度影响值f(T)随温度T的变化函数、所述步骤S33中充电电流影响值f1(I1)随充电电流I1的变化函数、所述步骤S43中放电电流影响值f2(I2)随放电电流I2的变化函数和所述步骤S53中放电深度影响值f(DOD)随放电深度DOD的变化函数通均过曲线拟合得到。
优选地,所述曲线拟合的方法为最小二乘法。
优选地,所述温度T通过放置所述动力电池的保温箱控制。
优选地,所述充电电流I1、所述放电电流I2、所述放电深度DOD和所述容量目标值Q均由充放电仪器设置,所述充放电仪器与所述动力电池信号连接。
本发明的有益效果在于:
本发明通过测试不同温度、充电电流、放电电流和放电深度对动力电池容量衰减速率的影响,建立动力电池容量衰减速率的模型,根据该模型,能够计算不同工况下的动力电池循环寿命,可以计算电动汽车运行时的动力电池循环寿命,该种检测方式得到的模型准确,结果有效性高。
附图说明
图1是本发明所提供的动力电池循环寿命测试方法一种具体实施方式的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参考图1,在一种具体实施方式中,本发明所提供的动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,包括:
步骤S1:测试温度25℃、0.5C充电、1C放电、放电深度为100%的容量初始值Q0;
步骤S2:测试不同温度T对容量衰减速率的温度影响值f(T);
步骤S3:测试不同充电电流I1对容量衰减速率的充电电流影响值f1(I1);
步骤S4:测试不同放电电流I2对容量衰减速率的放电电流影响值f2(I.);
步骤S5:测试不同放电深度DOD对容量衰减速率的放电深度影响值f(DOD);
步骤S6:确定动力电池容量衰减的容量目标值Q;
步骤S7:建立动力电池容量衰减模型,
Q=Q0×f(T)×f(I)×f(DOD)×C(cycle)
;由上述公式变换得到,计算充电时动力电池的循环次数C1(cycle),
计算放电时动力电池的循环次数C2(cycle),
上述实施例通过测试不同温度、充电电流、放电电流和放电深度对动力电池容量衰减速率的影响,建立动力电池容量衰减速率的模型,根据该模型,能够计算不同工况下的动力电池循环寿命,可以计算电动汽车运行时的动力电池循环寿命,该种检测方式得到的模型准确,结果有效性高。
步骤S2包括:
步骤S21:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S22:测试0.5C充电至所述动力电池完全充满,1C放电至动力电池完全放电,不同温度T对应的温度影响值f(T);
步骤S23:根据步骤S22中的测试结果,以温度T为自变量,其相对应的温度影响值f(T)为应变量,得到温度影响值f(T)随温度T的变化函数。
上述方法仅设置一个自变量,便得到温度影响值f(T)的函数,测试方式简单,易于整个动力电池容量衰减模型的建立,能够使参数各自独立,准确性高。
上述温度T可以分别选为-10℃、0℃、10℃、25℃、45℃和60℃,测试得到相应的温度影响值f(T);当然也可以选温度T为-15℃、-9℃、5℃、20℃、35℃、65℃等,温度T的选值越多,得到的动力电池容量衰减模型越精确。
充电电流I1也可以通过设定不同的温度T与其它变量值如充电电流I1、放电电流I2和放电深度DOD中的一者或者两者或者三者得到,但该种方法得到的温度影响值f(T)与温度影响值f(T)或者充电电流影响值f1(I1)、放电电流影响值f2(I2)或者放电深度影响值f(DOD)则存在耦合关系,不易建立整个动力电池容量衰减模型。
步骤S3包括:
步骤S31:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S32:测试25℃、0.5C放电至所述动力电池完全放电,不同充电电流I1充电至所述动力电池完全充满状态,各自对应的充电电流影响值f1(I1);
步骤S33:根据所述步骤S32中的测试结果,以充电电流I1为自变量,其相对应的放电电流影响值f1(I1)为应变量,得到充电电流影响值f1(I1)随充电电流I1的变化函数。
上述方法仅设置一个自变量,便得到到充电电流影响值f1(I1)的函数,测试方式简单,易于整个动力电池容量衰减模型的建立,能够使参数各自独立,准确性高。
上述充电电流I1可以分别选为0.3C、0.5C、1C,测试得到相应的充电电流影响值f1(I1);当然也可以选充电电流I1为0.2C、0.8C、1.2C等,充电电流I1的选值越多,得到的动力电池容量衰减模型越精确。
充电电流影响值f1(I1)也可以通过设定不同的充电电流I1与其它变量值如温度T、放电电流I2和放电深度DOD中的一者或者两者或者三者得到,但该种方法得到的充电电流影响值f1(I1)与温度影响值f(T)、放电电流影响值f2(I2)或者放电深度影响值f(DOD)则存在耦合关系,不易建立整个动力电池容量衰减模型。
步骤S4包括:
步骤S41:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S42:测试25℃、0.5C充电至所述动力电池完全充满,不同放电电流I2放电至所述动力电池完全放电状态,各自对应的放电电流影响值f2(I2);
步骤S43:根据所述步骤S42中的测试结果,以放电电流I2为自变量,其相对应的放电电流影响值f2(I2)为应变量,得到放电电流影响值f2(I2)随放电电流I2的变化函数。
上述方法仅设置一个自变量,便得到到放电电流影响值f2(I2)的函数,测试方式简单,易于整个动力电池容量衰减模型的建立,能够使参数各自独立,准确性高。
上述放电电流I2可以分别选为0.5C、1C、1.5C、2C,测试得到相应的放电电流影响值f2(I2);当然也可以选放电电流I2为0.2C、0.8C、1.2C、2.2C等,放电电流I2的选值越多,得到的动力电池容量衰减模型越精确。
放电电流影响值f2(I2)也可以通过设定不同的放电电流I2与其它变量值如温度T、充电电流I1和放电深度DOD中的一者或者两者或者三者得到,但该种方法得到的放电电流影响值f2(I2)与温度影响值f(T)、充电电流影响值f1(I1)或者放电深度影响值f(DOD)则存在耦合关系,不易建立整个动力电池容量衰减模型。
步骤S5包括:
步骤S51:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S52:测试25℃、0.5C充电至所述动力电池完全充满,1C放电至所述动力电池的不同放电深度DOD时,对应的放电深度影响值f(DOD);
步骤S53:根据所述步骤S52中的测试结果,以放电深度DOD为自变量,其相对应的放电深度影响值f(DOD)为应变量,得到放电深度影响值f(DOD)随放电深度DOD的变化函数。
上述方法仅设置一个自变量,便得到放电深度影响值f(DOD),测试方式简单,易于整个动力电池容量衰减模型的建立,能够使参数各自独立,准确性高。
上述放电深度DOD可以分别选为70%、80%、90%和100%,测试得到相应的放电深度影响值f(DOD)的函数;当然也可以选放电深度为95%、85%、79%,68%等。
放电深度影响值f(DOD)也可以通过设定不同的放电深度DOD与其它变量值如温度T、充电电流I1、放电电流I2中的一者或者两者或者三者得到,当该种方法得到的放电深度影响值f(DOD)与温度影响值f(T)或者充电电流影响值f1(I1)则存在耦合关系,不易建立整个动力电池容量衰减模型。
步骤S23中温度影响值f(T)随温度T的变化函数、步骤S33中充电电流影响值f1(I1)随充电电流I1的变化函数、步骤S43中放电电流影响值f2(I2)随放电电流I2的变化函数和步骤S53中放电深度影响值f(DOD)随放电深度DOD的变化函数可以仅一者或者两者单独通过相应的上述方法得到,并不限定为同时使用上述方法获得。
步骤S23中温度影响值f(T)随温度T的变化函数、步骤S33中充电电流影响值f1(I1)随充电电流I1的变化函数、步骤S43中放电电流影响值f2(I2)随放电电流I2的变化函数和步骤S53中放电深度影响值f(DOD)随放电深度DOD的变化函数通均过曲线拟合得到。该种方法曲线拟合得到的函数,只需要代入函数即可计算得到动力电池循环寿命,能够便于后续动力电池循环寿命的计算。
温度影响值f(T)随温度T的变化函数、充电电流影响值f1(I1)随充电电流I1的变化函数、放电电流影响值f2(I2)随放电电流I2的变化函数和放电深度影响值f(DOD)随放电深度DOD的变化函数也可以通过建立表格,或者测试得到离散函数实现,但这种方式对于建立动力电池循环寿命不方便,查表或者计算都比较繁琐。
曲线拟合的方法为最小二乘法。最小二乘法的拟合方法,易通过计算机程序实现,且很多软件自带该程序,拟合方便,简化计算流程。当然也可以通过插值法、逼近法得到函数,但该种方法的准确率低。
具体地,通过温度T分别选为-10℃、0℃、10℃、25℃、45℃和60℃,测试得到相应的温度影响值f(T),经过最小二乘法拟合得到温度影响值f(T)的公式:
f(T)=0.012%/次×[1+(T-25)/60];
通过不同的充电电流I1分别选为0.3C、0.5C、1C,测试得到相应的充电电流影响值f1(I1),经过最小二乘法拟合得到充电电流影响值f1(I1)的公式:
f1(I1)=0.5+(I1-0.5);
通过不同的放电电流I2分别选为0.5C、1C、1.5C、2C,测试得到相应的放电电流影响值f2(I2),经过最小二乘法拟合得到放电电流影响值f2(I2)的公式:
f2(I2)=1+0.4×(I1-1);
通过不同的放电深度DOD分别选为70%、80%、90%和100%,测试得到相应的放电深度影响值f(DOD),经过最小二乘法拟合得到放电深度影响值f(DOD)的公式:
f(DOD)=100%×1.5(DOD-1)/0.1。
上述方法中的温度T通过放置动力电池的保温箱控制,即将动力电池放入保温箱,通过控制保温箱的温度控制动力电池的温度。通过保温箱控制温度,温度易于控制,且能够保证测试过程中的温度值,以便得到更精确的动力电池容量衰减模型。当然温度T也可以通过直接加热动力电池或者制冷动力电池得到,但该种方式,温度T不够稳定。
充电电流I1、放电电流I2、放电深度DOD和容量目标值Q均由充放电仪器设置,充放电仪器与动力电池信号连接。通过充放电仪器进行各参数的设置,操作方便。当然也可以通过实际动力电池使用或者充电时的装置实现,但该种方式成本太高。
具体地,动力电池与充放电仪器信号连接,同时二者均通过控制卡与计算机连接,由计算机发号命令,以实现动力电池参数的控制;动力电池同时海域低压电源连接,以提供电源。
虽然本发明是结合以上实施例进行描述的,但本发明并不限定于上述实施例,而只受权利要求的限定,本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化,但并不离开本发明的实质构思和范围。
Claims (9)
1.一种动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,包括:
步骤S1:测试温度25℃、0.5C充电、1C放电、放电深度为100%时的容量初始值Q0;
步骤S2:测试不同温度T对容量衰减速率的温度影响值f(T);
步骤S3:测试不同充电电流I1对所述容量衰减速率的充电电流影响值f1(I1);
步骤S4:测试不同放电电流I2对所述容量衰减速率的放电电流影响值f2(I2);
步骤S5:测试不同放电深度DOD对所述容量衰减速率的放电深度影响值f(DOD);
步骤S6:确定动力电池容量衰减的容量目标值Q;
步骤S7:建立所述动力电池容量衰减的模型,
Q=Q0×f(T)×f(I)×f(DOD)×C(cycle);
计算充电时动力电池的循环次数C1(cycle),
;计算放电时所述动力电池的循环次数C2(cycle),
2.根据权利要求1所述的动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,所述步骤S2包括:
步骤S21:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S22:测试0.5C充电至所述动力电池完全充满,1C放电至所述动力电池完全放电,不同温度T对应的温度影响值f(T);
步骤S23:根据所述步骤S22中的测试结果,以温度T为自变量,其相对应的温度影响值f(T)为应变量,得到温度影响值f(T)随温度T的变化函数。
3.根据权利要求2所述的动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,所述步骤S3包括:
步骤S31:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S32:测试25℃、0.5C放电至所述动力电池完全放电,不同充电电流I1充电至所述动力电池完全充满状态,各自对应的充电电流影响值f1(I1);
步骤S33:根据所述步骤S32中的测试结果,以充电电流I1为自变量,其相对应的放电电流影响值f1(I1)为应变量,得到充电电流影响值f1(I1)随充电电流I1的变化函数。
4.根据权利要求3所述的动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,所述步骤S4包括:
步骤S41:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S42:测试25℃、0.5C充电至所述动力电池完全充满,不同放电电流I2放电至所述动力电池完全放电状态,各自对应的放电电流影响值f2(I2);
步骤S43:根据所述步骤S42中的测试结果,以放电电流I2为自变量,其相对应的放电电流影响值f2(I2)为应变量,得到放电电流影响值f2(I2)随放电电流I2的变化函数。
5.根据权利要求4所述的动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,所述步骤S5包括:
步骤S51:基于所述步骤S7中的
和
设定C1(cycle)=C2(cycle)=1000;
步骤S52:测试25℃、0.5C充电至所述动力电池完全充满,1C放电至所述动力电池的不同放电深度DOD时,对应的放电深度影响值f(DOD);
步骤S53:根据所述步骤S52中的测试结果,以放电深度DOD为自变量,其相对应的放电深度影响值f(DOD)为应变量,得到放电深度影响值f(DOD)随放电深度DOD的变化函数。
6.根据权利要求5所述的动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,所述步骤S23中温度影响值f(T)随温度T的变化函数、所述步骤S33中充电电流影响值f1(I1)随充电电流I1的变化函数、所述步骤S43中放电电流影响值f2(I2)随放电电流I2的变化函数和所述步骤S53中放电深度影响值f(DOD)随放电深度DOD的变化函数通均过曲线拟合得到。
7.根据权利要求6所述的动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,所述曲线拟合的方法为最小二乘法。
8.根据权利要求1-7任一项所述的动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,所述温度T通过放置所述动力电池的保温箱控制。
9.根据权利要求1-7任一项所述的动力电池循环寿命测试方法,其特征在于,所述充电电流I1、所述放电电流I2、所述放电深度DOD和所述容量目标值Q均由充放电仪器设置,所述充放电仪器与所述动力电池信号连接。
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