CN111413630A - 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系数,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;根据恒功率测试结果和HPPC测试结果对比,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
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***的功 率评价提出了新的要求。
对于整车或电池***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***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***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系数,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、根据恒功率测试结果和HPPC测试结果对比,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系数,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、根据恒功率测试结果和HPPC测试结果对比,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(如下: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:
SOC/T | 5% | 10% | 15% | … | 85% | 90% | 95% |
A | |||||||
A+5 | |||||||
A+10 | |||||||
… | |||||||
B-10 | |||||||
B-5 | |||||||
B |
(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:
SOC/T | 5% | … | 30% | 35% | … | 65% | 70% | … | 95% |
-20℃ | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 |
… | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 |
-5℃ | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 |
0℃ | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 6 | 6 | 6 |
… | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 6 | 6 | 6 |
20℃ | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 6 | 6 | 6 |
25℃ | 7 | 7 | 7 | 8 | 8 | 8 | 9 | 9 | 9 |
… | 7 | 7 | 7 | 8 | 8 | 8 | 9 | 9 | 9 |
45℃ | 7 | 7 | 7 | 8 | 8 | 8 | 9 | 9 | 9 |
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:
SOC/T | 5% | 10% | 15% | 20% | 25% | 30% |
-20℃ | 102 | 133 | 158 | 191 | 210 | 238 |
-15℃ | 140 | 187 | 236 | 271 | 287 | 310 |
-10℃ | 179 | 225 | 277 | 321 | 349 | 365 |
-5℃℃ | 249 | 316 | 376 | 448 | 474 | 513 |
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系数,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、根据恒功率测试结果和HPPC测试结果对比,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;
如下表所示:
。
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系数,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、根据恒功率测试结果和HPPC测试结果对比,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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