现场也许有坏人,但理客中可能不算人。

现场有坏人

孩子们,不要怕

路是通的,是他们不跑

这是北京,你看谁怂了?

生成图片,分享到微信朋友圈

自由微信安卓APP发布,立即下载! | 提交文章网址
查看原文

动力电池HPPC的测试原理和方法

点击左上角“先进电池测试技术”,即可关注!

关注公众号
获取更多信息


混合脉冲功率特性(Pulse Power Characterization,简称HPPC)测试是动力电池性能评估中的一项重要的测试方法该方法主要针对混合动力车用电池系统模块以及电池单体进行性能评估及电源系统管理等。本文主要讲述HPPC的测试原理和方法,后续会分享HPPC实际应用案列,请持续关注。

1.1 HPPC测试的定义

HPPC即Hybird Pulse Power Characterization(混合动力脉冲能力特性),是用来体现动力电池脉冲充放电性能的一种特征测试。HPPC测试的特性曲线显示在图1(a)中。其目的是演示功率辅助目标在不同放电深度(DOD)下的放电脉冲和再生充电脉冲功率能力。

图1 HPPC测试特性曲线(a)和完整的HPPC测试过程(b)


HPPC的测试过程是图1(a)的特性曲线的简单重复测试从满电态开始每放电10%DOD后静置1h并进行脉冲直至100%DOD放电后静置1h结束如图1b静置1h是让电池达到电化学和热平衡状态需记录每个静置期间的电压建立电池的 OCV开路电压曲线测试脉冲电流使用低电流(Imax25%和高电流Imax75%)两种峰值电流来执行Imax为制造商确定的最大允许10s脉冲放电电流


1.2 HPPC测试所得结果分析

1.2.1 开路电压OCV

开路电压(OCV)为每个HPPC静置期结束时的可绘制为放电深(DOD的函数根据测试数据点可通过直线插补或数据拟合曲线来估计其他DOD值下的OCV如图2

1.2.2 计算内阻特性作为放电深度的函数

根据方程(1)和(2)和图1,使用ΔV/ΔI计算来确定每次测试的放电和再生充电电阻如图

图2 开路电压和脉冲电阻与放电深度的关系


1.2.3 脉冲功率能力

从电压和电阻特性可以得出脉冲功率能力,并绘制为DOD的函数脉冲功率能力为Vmin放电能力Vmax再生充电能力Vminmax为电池单体最小和最大工作电压利用方程式34可以从图3中找出相关DOD上对应的的电阻及OCV并计算出放电功率和再生充电脉冲功率


这些功率能力值能确定可用放电深度和能量值的变化量功率能力与DOD关系图的示例如图3所示在确定DOD值时须考虑放电脉冲消耗的容故再生充电DOD值会出现滞后现象

图3 脉冲功率能力与放电深度的关系


1.2.4 可用能量

可用能量定义为电池系统1C放电可得到的能确定可用能量步骤有在不同放电深度下建立HPPC功率与1C放电能量之间的关系采用电池尺寸因子(Battery Size Factor简称BSF来缩放能量和功率确定满足测试手册目标要求的最小和最大DOD在精确满足目标的情况下计算放电区域上可用的1C放电能量


如图4可以转换为功率-能量曲线通过1C放电HPPC数据中用能量值替换DOD得到单体电池层面所得的功率与1C放电能量曲线单体的功率-能量值可与尺寸因子BSF换算(相乘后与FreedomCAR指标进行比较如图4为采用尺寸因子40的放大结果在图中添加代表功率目标的水平线,通过水平线与曲线的交叉点即可确定可用能量。图4中可用能量约为1330Wh和480Wh之差,即850Wh。850Wh的结果比最小功率目标300Wh高出550Wh的能量,由于电池使用寿命中功率能力和可用能量的衰减,在生命结束时也需要满足动力系统的功率和能量目标,因此差值在电池使用初期是有必要的,当能量余量减小到零的点即为电池生命终点。

图4 确定可用能量

1.2.5 可用功率

可用功率是当可用能量达到FreedomCAR测试手册中要求的最小值时最大放电功率能力该参数主要用于考察电池在全生命周期的退化情况可用功率和可用能量反应了任意时间点上的两个电池性能互补如图5。

图5 可用能量对功率的曲线


1.2.6 功率和能量衰减

对于系统的寿命测试,可用功率和能量衰减率来表示可用功率和可用能量随时间的变化需要在某个时间点定期进行测试以初始(BOL原值的百分比表示如方程(5(6

功率衰减(%)=100×(1-可用功率/初期可用功率(5

能量衰减(%)=100×(1-可用能量/初期可用能量(6


1.2.7 最小和最大DOD值

满足(FreedomCAR)电动车系统动力目标的最小和最大DOD值可通过使用与图4中相同的HPPC数据和缩放因子来确定但需与HPPC测试的原始DOD值作图横轴无需转化为能量值)。如图6满足功率辅助目标的最小和最大DOD值分别约为2876%,而满足可用能量目标的最大DOD值约57%

图6 满足(FreedomCAR)系统目标的最小和最大DOD值

参考:谢乐琼等. "动力电池重要测试方法:混合脉冲功率特性测试." 电池工业 5(2018):8.

文章有问题?点此查看未经处理的缓存