混合动力电池系统循环测试方法及系统

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及混合动力电池系统循环测试方法及系统。

背景技术

由于动力电池的寿命是动力电池的重要性能指标，为了研究动力电池的寿命，现有技术中，采用的测试方法大多是采用25℃，1C充电至电池包的电压达到可用电压的上限(对应SOC 100％)、1C放电至电池包的电压达到可用电压的下限(对应SOC 0％)的循环测试流程。公布号为CN116299008A的现有发明专利申请文献《一种电池SOH预测方法、装置、电子设备及存储介质》通过对同一批电池以预设周期进行充放电循环测试，之后进行ICA测试以获取同一批电池的IC曲线特征参数数据以及进行容量测试获取容量数据，基于IC曲线特征参数数据和容量数据进行灰色关联度分析以确定IC曲线特征参数数据样本与容量数据样本，将IC曲线特征参数数据样本与容量数据样本作为训练样本训练电池容量预测模型得到训练完备的电池容量预测模型，获取待测电池的IC曲线特征参数实测数据将待测电池的目标IC曲线特征参数实测数据为输入，基于训练完备的电池容量预测模型确定SOH预测值。通过ICA测试和电容预测模型进行SOH预测。以及公布号为CN115598537A的现有发明专利申请文献《液冷快充循环测试方法、系统、存储介质及测试设备》其中液冷快充循环测试方法包括以下步骤：确定动力电芯在液冷循环测试温箱内的初始状态信息，其中，动力电芯的初始状态信息与动力电芯组装成整车时的信息一致；确定动力电芯的液冷控制策略及动力电芯的充放电策略，其中，动力电芯的液冷控制策略及动力电芯的充放电策略与动力电芯组装成整车后的液冷控制策略及充放电策略一致；依据动力电芯的初始状态信息、动力电芯的液冷控制策略及动力电芯的充放电策略对待测试电芯进行快充循环，确定动力电芯的寿命。但是前述现有技术中的流程温升大、测试周期长、混合动力电池的SOC(State ofCharge)窗口使用区间并不是0％-100％，如10％-95％、没有考虑实际工况SOH(State ofHealth)的影响，与动力电池安装于电动汽车运行时的实际工况相差较大，不能准确反应整车实际工况，无法得到准确的电池包循环后电性能数据，因此，测试的有效性较差。

因此，如何提供一种既能够模拟混合动力电池实际工况，又能够节约测试时间和成本的动力电池循环测试方法是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

综上，现有技术存在混合动力电池实际工况模拟效果差、测试时间长以及测试成本高的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中混合动力电池实际工况模拟效果差、测试时间长以及测试成本高的技术问题。

本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：混合动力电池系统循环测试方法包括：

S1、采用不开启冷却水循环，对混合动力电池系统进行电池系统容量标定；

S2、采用开启冷却水循环，对混合动力电池系统进行初始电池系统容量标定；

S3、在初始电池系统容量标定的操作中，重复执行：对混合动力电池系统进行环境适应操作，以将温度调节至预设环境适应温度，实施第二快充阶梯充电机制，以及对混合动力电池系统进行环境适应操作，以在预设环境适应温度下，进行第二标准放电操作，记录放电截止时刻的放电容量C

S4、按照预置次数，重复执行步骤S1至步骤S3；

S5、根据放电截止时刻的放电容量C

S6、在混合动力电池系统满足第一条件、第二条件以及第三条件中任一条件时，中止动力电池系统循环寿命测试，并记录开启冷却水循环寿命累计周数，以完成对，完成混合动力电池系统循环测试。

本发明采用开启冷却水循环合理模拟整车实际工况，与电池使用SOC区间、快充机制与实际整车保持一致，采用开启液冷系统，可以节省测试周期。本发明采用不开启冷却水循环，除初始容量标定外，开启冷却水循环完成第100、200、300……周后进行不开启冷却水循环容量标定，使得电池系统的初始容量标定方法与企业定义电芯容量标定方法一致，便于对比，减少系统测试时间。

在更具体的技术方案中，步骤S1包括：

S11、进行环境适应操作，将温度调节至预设环境适应温度，以进行第一标准放电操作；

S12、进行环境适应操作，在预设环境适应温度下，实施第一快充阶梯充电机制；

S13、将温度调节至环境适应至预设环境适应温度，进行第二标准放电操作，记录此时的放电容量C

本发明通过环境适应操作，条件环境适应温度，并利用不同的快充阶梯充电机制，以及不同的放电操作，既能够模拟混合动力电池实际工况，又能够节约测试时间和成本。

本发明采用快充阶梯充电机制，以不同的恒流对混合动力电池充电至不同的单体最高电压并静置预定的时间长度，使得电池系统及其单体电芯在标定初始容量的统一，与整车实际的SOC区间保持一致，合理模拟整车实际充电工况，提高测试效率。

在更具体的技术方案中，步骤S11中，第一标准放电操作包括：

S111、将混合动力电池系统以第一预置标准恒流放电至第一最低单体截止电压；

S112、对混合动力电池系统进行预置时间的静置操作。

在更具体的技术方案中，步骤S12中，第一快充阶梯充电机制的实施过程包括：

S121、以第一组预置恒流，将混合动力电池系统充电至不同的单体最高电压；

S122、按照预置静置时长，对混合动力电池系统按预置时间进行静置操作。

在更具体的技术方案中，步骤S13中，利用下述逻辑计算每次不开启冷却水循环容量保持率CR：

CR＝C

式中，C

在更具体的技术方案中，步骤S2包括：

S21、对混合动力电池系统进行环境适应操作，以将温度调节至预设环境适应温度，实施第二快充阶梯充电机制；

S22、对混合动力电池系统进行环境适应操作，以在预设环境适应温度下，进行第二标准放电操作，记录放电截止时刻的放电容量C

S23、计算每次开启冷却水循环容量保持率CR″＝C

在更具体的技术方案中，步骤S21中，第二快充阶梯充电机制的实施过程包括：

S211、以第二组预置恒流，将混合动力电池系统充电至不同的单体最高电压；

S212、按照预置静置时长，对混合动力电池系统按预置时间进行静置操作。

本发明采用的快充阶梯充电机制，以不同的恒流充电至不同的单体最高电压，并进行静置操作，合理模拟整车实际充电工况。

在更具体的技术方案中，步骤S22中，第二标准放电操作包括：

S221、以第二预置标准恒流，将混合动力电池系统放电至第二最低单体电压；

S222、以先达到的混合动力电池系统状态作为截止条件，按照预置静置时长，对混合动力电池系统进行静置操作；

步骤S222中，第二标准放电满足：

式中，Q为电芯的标定容量，

本发明采用快充阶梯充电机制，能够节省测试时间；循环测试开通液冷系统散热，降低温度；且考虑混合动力电池的SOC使用窗口，及SOH的影响，进一步优化了混合动力电池实际工况模拟效果。

在更具体的技术方案中，步骤S222中，利用下述逻辑，处理得到混合动力电池系统在预置时间内的累计放电容量：

式中，a

在更具体的技术方案中，混合动力电池系统循环测试系统包括：

第一循环容量标定模块，用以采用不开启冷却水循环，对混合动力电池系统进行电池系统容量标定；

第二循环容量标定模块，用以采用开启冷却水循环，对混合动力电池系统进行初始电池系统容量标定；

截止时刻放电容量求取模块，用以在初始电池系统容量标定的操作中，重复执行：对混合动力电池系统进行环境适应操作，以将温度调节至预设环境适应温度，实施第二快充阶梯充电机制，以及对混合动力电池系统进行环境适应操作，以在预设环境适应温度下，进行第二标准放电操作，记录放电截止时刻的放电容量C

循环执行模块，用以按照预置次数，重复执行步骤S1至步骤S3；循环执行模块与第一循环容量标定模块连接。

条件判断模块，用以根据放电截止时刻的放电容量C

测试完成判断模块，用以在混合动力电池系统满足第一条件、第二条件以及第三条件中任一条件时，中止动力电池系统循环寿命测试，并记录开启冷却水循环寿命累计周数，以完成对混合动力电池系统循环测试，测试完成判断模块与条件判断模块连接。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明采用开启冷却水循环合理模拟整车实际工况，与电池使用SOC区间、快充机制与实际整车保持一致，采用开启液冷系统，可以节省测试周期。本发明采用不开启冷却水循环，除初始容量标定外，开启冷却水循环完成第100、200、300……周后进行不开启冷却水循环容量标定，使得电池系统的初始容量标定方法与企业定义电芯容量标定方法一致，便于对比，减少系统测试时间。

本发明通过环境适应操作，条件环境适应温度，并利用不同的快充阶梯充电机制，以及不同的放电操作，既能够模拟混合动力电池实际工况，又能够节约测试时间和成本。

本发明采用快充阶梯充电机制，以不同的恒流对混合动力电池充电至不同的单体最高电压并静置预定的时间长度，使得电池系统及其单体电芯在标定初始容量的统一，与整车实际的SOC区间保持一致，合理模拟整车实际充电工况，提高测试效率。

本发明采用的快充阶梯充电机制，以不同的恒流充电至不同的单体最高电压，并进行静置操作，合理模拟整车实际充电工况。

本发明采用快充阶梯充电机制，能够节省测试时间；循环测试开通液冷系统散热，降低温度；且考虑混合动力电池的SOC使用窗口，及SOH的影响，进一步优化了混合动力电池实际工况模拟效果。

本发明解决了现有技术中存在的混合动力电池实际工况模拟效果差、测试时间长以及测试成本高的技术问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的混合动力电池系统循环测试方法基本步骤示意图；

图2为本发明实施例1的混合动力电池系统循环测试方法大循环及小循环数据流处理示意图；

图3为本发明实施例1的采用大循环标定电池系统容量具体步骤示意图；

图4为本发发明实施例1的采用小循环标定电池系统容量具体步骤示意图。

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，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1及图2所示，本发明提供的混合动力电池系统循环测试方法，包括以下具体步骤：

S1、采用不开启冷却水循环进行电池系统容量(SOC 0％-100％)标定(大循环)；

在本实施例中，大循环具体为，除初始容量标定外，小循环完成第100、200、300……周后进行大循环容量标定。电池系统的初始容量标定方法与企业定义电芯容量标定方法一致，便于对比。

如图3所示，在本实施例中，采用大循环标定电池系统容量的步骤S1，还包括以下具体步骤：

S11、环境适应至25℃±2℃，进行第一标准放电操作；

在本实施例中，第一标准放电具体为：以1C恒流放电至最低单体截止电压，截止电压2.8V，静置60min。

S12、环境适应至25℃±2℃，实施第一快充阶梯充电机制；

在本实施例中，第一快充阶梯充电机制具体为：以1C恒流充电至单体最高电压4.15V，0.6C恒流充电至单体最高电压4.2V，0.33C恒流充电至单体最高电压4.29V，0.1C恒流充电至单体最高电压4.3V，静置60min；电池系统及其单体电芯在标定初始容量的统一标准方法，便于对比。

S13、环境适应至25℃±2℃，进行第二标准放电操作，记录此时的放电容量C

在本实施例中，放电容量C

S2、采用开启冷却水循环进行初始电池系统容量(SOC 10％-95％)标定(小循环)；

在本实施例中，小循环具体为，合理模拟整车实际工况，与电池使用SOC区间、快充机制与实际整车保持一致，采用开启液冷系统，可以节省测试周期；

如图4所示，在本实施例中，采用小循环标定电池系统容量的步骤S2，还包括以下具体步骤：

S21、环境适应至25℃±2℃，实施第二快充阶梯充电机制；

在本实施例中，第二快充阶梯充电机制具体为：以1.6C恒流充电至单体最高电压3.82V，1.2C恒流充电至单体最高电压3.90V，1C恒流充电至单体最高电压4.0V，0.8C恒流充电至单体最高电压4.16V，0.5C恒流充电至单体最高电压4.2V,0.2C恒流充电至单体最高电压4.24V，静置60min。

在本实施例中，第一快充阶梯充电机制与第二快充阶梯充电机制的区别，在于与整车实际的SOC区间保持一致，合理模拟整车实际充电工况。其中充电末端4.24V经过满充校准对应SOC使用区间上限的95％。

S22、环境适应至25℃±2℃，进行第二标准放电操作，记录放电截止时刻的放电容量C

在本实施例中，第二标准放电具体为：以1C恒流放电至最低单体2.8V或SOC10％，以先到者作为截止条件，静置60min；第二标准放电与标准放电一的区别，在于与整车实际的SOC区间保持一致，合理模拟整车实际工况。

在本实施例中，电芯100％DOD的SOH与累计放电容量有关，如定义电芯初始容量为60Ah，电芯循环2000周，电芯容量衰减至初始容量的80％，即48Ah，其SOH定义为80％，其2000周累计放电容量为

电芯85％D0D的SOH，在上表基础上进行乘以85％系数，如下表所示：

在本实施例中，放电容量C

S23、计算每次小循环容量保持率CR″＝C

S3、重复执行前述步骤S21、环境适应至25℃±2℃，实施第二快充阶梯充电机制以及步骤S22、环境适应至25℃±2℃，进行第二标准放电操作，记录放电截止时刻的放电容量C

S4、重复前述步骤S1至步骤S3N次。

S5、利用下述条件一、条件二以及条件三进行判断；

在本实施例中，条件一包括：大循环容量保持率CR＜80％或条件二包括：小循环容量保持率CR″下降趋势与SOH衰减趋势不一致或条件三包括：小循环最低单体电压＜2.8V；

S6、在前述条件一、条件二或条件三中任意条件满足时，中止动力电池系统循环寿命测试，并记录小循环寿命累计周数。

综上，本发明采用开启冷却水循环合理模拟整车实际工况，与电池使用SOC区间、快充机制与实际整车保持一致，采用开启液冷系统，可以节省测试周期。本发明采用不开启冷却水循环，除初始容量标定外，开启冷却水循环完成第100、200、300……周后进行不开启冷却水循环容量标定，使得电池系统的初始容量标定方法与企业定义电芯容量标定方法一致，便于对比，减少系统测试时间。

本发明通过环境适应操作，条件环境适应温度，并利用不同的快充阶梯充电机制，以及不同的放电操作，既能够模拟混合动力电池实际工况，又能够节约测试时间和成本。

本发明采用快充阶梯充电机制，以不同的恒流对混合动力电池充电至不同的单体最高电压并静置预定的时间长度，使得电池系统及其单体电芯在标定初始容量的统一，与整车实际的SOC区间保持一致，合理模拟整车实际充电工况，提高测试效率。

本发明采用的快充阶梯充电机制，以不同的恒流充电至不同的单体最高电压，并进行静置操作，合理模拟整车实际充电工况。

本发明采用快充阶梯充电机制，能够节省测试时间；循环测试开通液冷系统散热，降低温度；且考虑混合动力电池的SOC使用窗口，及SOH的影响，进一步优化了混合动力电池实际工况模拟效果。

本发明解决了现有技术中存在的混合动力电池实际工况模拟效果差、测试时间长以及测试成本高的技术问题。

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。