CN104237803A - 基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于:包括以下步骤，1）通过电动汽车电池管理系统将电池工况运行数据保存到指定文件；2）分析电池工况运行数据文件，根据电池检测设备要求将该电池工况运行数据处理成某条电动汽车线路的电池工况运行的标准化数据；3）按该工况条件对被检测电池进行循环充放电检测，记录被检电池模拟工况运行的检测数据；4）分析被检电池模拟工况运行的检测数据，评估电池的循环电性能。针对目前电动汽车动力电池电性能检测和评估难问题，本发明提供了一种电动汽车固定线路运行环境下的准确检测评估动力电池电性能的方法。

Description

基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法

技术领域

本发明涉及电动汽车动力电池检测领域，特别是设计一种固定线路运行的电动汽车动力电池电性能检测方法。

背景技术

电动车作为一种未来的交通工具，电动车的续驶里程，加速性能，爬坡能力等比较为大家关注，电动汽车的性能很大程度上取决于作为动力的电池的性能。对电池电性能的要求一般集中在，能量密度，功率特性，循环寿命等方面。动力电池系统电性能的优劣直接影响着整车动力性和经济性，进而影响电动汽车的发展和推广。

电动汽车电池检测一直是电动汽车技术开发和产业化过程中的研究重点，电动汽车电池检测评价技术将推动电动汽车技术进步、示范推广和产业发展。目前，国家标准和行业标准中电池检测通常采用恒电流或恒功率充放电检测电池电性能，在恒定条件下的得出的检测结果是电池的基本电性能，这与电动汽车实际运行时电池所体现出来的电性能会有所不同，电池的基本电性能好不代表实际运行电性能也好。另一方面不同厂家的电池由于材料、工艺和结构的不同电性能方面有些差异，有些电池在平缓的路况下电性能出色，有些电池在复杂路况电性能更好，恒定条件的电池检测不具有针对性，无法反映这些电池的路况适应电性能。最新的电池检测标准给出了几条参考的工况检测曲线，但曲线比较简单，电流变化次数少，不能准确的反映并代表实际电动汽车的工况。电池检测需要实际运行的条件，但实际运行的电动汽车电池数据采集比较困难，而且从实际运行的电动汽车采集数据需要较长周期。因此，目前的电动汽车动力电池检测在检测方法方面缺少针对性，检测脱离实际电池运行条件，检测结果不能很好的反映和评估电池的路况适应电性能，电池的电性能评价技术有待提高。

发明内容

为了解决现有技术中电动汽车动力电池电性能检测和评估困难问题，本发明提供了一种电动汽车固定线路运行环境下的准确检测评估动力电池电性能的方法。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于:包括以下步骤，1）、电池工况运行数据记录步骤：通过电动汽车电池管理系统实时监测电动汽车在各固定线路运行时，电池的电压和电流输出情况，将电池工况运行数据保存到指定文件；2）、电池工况运行数据分析处理步骤：分析电池工况运行数据文件，提取电动汽车在某条线路运行时的电池工况运行数据，并根据电池检测设备要求将该电池工况运行数据处理成某条电动汽车线路的电池工况运行的标准化数据；3）、模拟电池工况运行检测电池步骤：将该条电动汽车线路的电池工况标准化数据导入电池检测设备，设置电池检测的保护参数后，按该工况条件对被检测电池进行循环充放电检测，记录被检电池模拟工况运行的检测数据；4）、分析评估电池性能步骤：分析被检电池模拟工况运行的检测数据，得到电池的内阻、容量和功率衰减的循环特性，评估在该电动汽车运行线路下这种电池的循环电性能。

前述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤1）中，电动汽车的电池管理系统为每一块单体电池都配置了电压传感器，实时监测每一块单体电池的电压状态，并对整车电池总的输出状态进行监控，电动汽车电池工况运行状态针对整车电池，只要采集整车电池的总的电流、电压和功率数据，按载荷轻重分成轻载、中载和重载3种情况进行记录，并保存到指定文件。

前述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤2）中，为方便直接导入电池检测设备作为电池检测条件，需要根据电池检测设备的要求处理电池工况数据，去除数据中的异常值和错误值，当电动汽车电池工况运行记录数据点数n大于检测设备可设置的最大步数m时，需要对电池工况运行数据进行采样精简，采用取均值采样方法、取最大值采样方法或取最小值采样方法，采样后的数据点数小于等于检测设备可设置的最大步数。

前述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤2）中，电动汽车电池工况运行记录数据点数为n，电池检测设备可设置的最大步数为m，若n除以m的商取整大于1 ,记x=[n/m]，那么需要对电池工况运行数据中每（x+1）个数据采样处理成1个数据点，具体将（x+1）个数据取平均值，最大值或最小值。

前述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤3）中，电池工况的标准化数据可直接设置为被检电动汽车电池的放电条件，即电池检测设备模拟电池在该工况运行时的放电状态对被检电池进行与该工况同样的放电检测。

前述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤3）中，在做放电检测前，需要设置电池检测的保护参数，放电检测完成后，然后按电池检测国家标准或者企业标准要求对电池静置，静置后再按电池检测国标或者企标要求对电池进行标准充电，保存电池检测设备记录的被检电池模拟工况运行数据和分析数据。

前述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤3）中，对被检测电池进行循环充放电检测次数不少于50次。

本发明所达到的有益效果：

从电动汽车实际运行中采集固定线路电池工况数据，所采集的工况数据具有真实、准确和针对性强的特点；根据电池检测设备要求对采集的电池工况数据处理后，可直接导入电池检测设备作为电池检测条件，然后设置循环进行电池检测，检测流程简单，易操作；此电池检测方法模拟实际电池工况检测电池，可为不同路况选择最适合的电池，检测结果具有极高的参考价值。

附图说明

图1为基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法总体结构图。

图2为电池工况运行数据记录采集流程图。

图3为电池工况运行数据分析处理流程图。

图4为未处理的电池工况电压和电流数据图。

图5为处理后的电池工况电压和电流数据图。

图6为模拟电池工况状态检测电池流程图。

图7为模拟电池工况检测结果分析评价流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，包括下述步骤：

1）、如图2所示，电池工况运行数据记录步骤：通过电动汽车的电池管理系统监测电动汽车在固定线路运行时动力电池的电压和电流输出情况，将电池的电流、电压和功率数据保存到指定文件（可通过SD卡导出或GPRS输送等方式实现）。配置了同样的动力系统和车型的电动汽车在固定线路上运行，其动力电池的功率输出曲线是有一定规律的，与路况和载荷状况密切相关。固定线路的路况是基本上是确定的，载荷方面按电动汽车的载荷情况可分为轻载、中载和重载3种情况，电动公交载荷与公交站点和时间有关，所以电动汽车的电池工况应通过大量监控数据，提取该线路的典型轻载、中载和重载工况数据。

电动汽车的电池管理系统为每一块单体电池都配置了电压传感器，实时监测每一块单体电池的电压状态，并对整车电池总的输出状态进行监控。电动汽车电池工况运行状态针对整车电池，只要采集整车电池的总的电流、电压和功率数据，按载荷轻重分成轻载、中载和重载3种情况进行记录，并保存到指定文件。

2）、如图3所示，电池工况运行数据分析处理步骤：分析电池工况运行文件，提取电动汽车在某条线路运行的电池工况运行数据，并根据电池检测设备要求处理成某条电动汽车线路的电池工况运行的标准化数据。电池工况运行数据包括电池的电流、电压和功率数据，根据电池检测设备可设置的检测条件选择功率或者电流作为检测电池条件，那么电池检测的标准化数据只要保存电池工况运行的功率或者电流数据即可。

电池管理系统记录电动汽车的电池管理系统启动到停止的所有电池工况运行数据，其中包含电池管理系统启动而汽车未运行，干扰信号和错误数据等需要去除的数据，图4是某条电动公交线路的电池工况数据，原始电池工况的电流和电压数据中包含数据时标错误、重复数据和异常数据等无效数据，图5是处理后的电池工况数据。一个数据文件内有多次线路运行的数据，需要通过时间和数据规律分析，从数据文件中提取电动汽车一条线路完整运行的电池工况运行数据。

提取出电动汽车固定线路的电池工况运行数据后，为方便直接导入电池检测设备作为电池检测条件，需要根据电池检测设备的要求处理电池工况数据。电池检测设备的检测条件步数有限，电动汽车电池工况运行记录数据点数n可能大于检测设备可设置的最大步数m，那么需要对电池工况运行数据进行采样精简，可采用取均值采样方法、取最大值采样方法或取最小值采样方法，采样后的数据点数小于等于检测设备可设置的最大步数。例如电池检测设备可设置10000步，电池工况运行数据有20000个数据点，那么电池工况运行数据采样后应小于等于10000个。电池工况运行数据处理完成后是标准的电池检测条件，可直接导入电池检测设备用于电池检测。

电池工况运行数据采样精简方法：

电动汽车电池工况运行记录数据点数为n，电池检测设备可设置的最大步数为m，若n除以m的商取整大于1 ,记x=[n/m]，那么需要对电池工况运行数据中每（x+1）个数据采样处理成1个数据点，具体可采用（x+1）个数据取平均值，最大值或最小值。

3）、如图6所示，模拟电池工况运行检测电池步骤：将该条电动汽车线路的电池工况标准化数据导入电池检测设备，设置电池检测的保护参数后，按该工况对被检测电池进行放电检测，记录被检电池的模拟工况运行数据。上一步中电池工况数据已按照电池检测设备要求进行处理，该电池工况的标准化数据可直接设置为被检电动汽车电池的放电条件，即电池检测设备模拟电池在工况运行时的放电状态对被检电池进行与工况同样的放电测试。设置电池检测的保护参数，保护参数包括电池的总压保护、最大电流保护、单体电压保护、充放电时间保护和高温保护。设置电池检测的保护参数后，按该工况对被检测电池进行放电检测，然后按电池检测国家标准或者企业标准要求对电池静置一段时间(如30分钟)。静置后再按电池检测国标或者企标要求对电池进行标准充电，保存电池检测设备记录的被检电池模拟工况运行数据和分析数据。

4）如图7所示，分析评估电池性能步骤：电池经过多次循环测试，分析被检电池模拟工况运行的数据，得到电池的充电效率、内阻、容量和功率衰减及一致性等特性，评估在该电动汽车运行线路下这种电池的循环电性能。电池循环测试次数一般不少于50次，测试次数越多越准确，可根据实际情况确定循环次数。对循环测试的电池检测结果进行记录分析，以电池循环测试次数为X轴，充电效率、内阻、容量、功率、一致性等电性能参数分别为纵坐标，绘制多种电池的电性能参数对比图。电池的一致性、内阻和容量等电性能基本呈现正相关，电池一致性变差，不做电池电压均衡，随着充放次数增加，电池的容量会变小，内阻变大。通过多种电池的电性能对比评价，得出该电动汽车运行线路下综合性能最优的电池，进而为该线路的电动汽车选择最合适的电池提供参考。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于:包括以下步骤，1）、电池工况运行数据记录步骤：通过电动汽车电池管理系统实时监测电动汽车在各固定线路运行时，电池的电压和电流输出情况，将电池工况运行数据保存到指定文件；2）、电池工况运行数据分析处理步骤：分析电池工况运行数据文件，提取电动汽车在某条线路运行时的电池工况运行数据，并根据电池检测设备要求将该电池工况运行数据处理成某条电动汽车线路的电池工况运行的标准化数据；3）、模拟电池工况运行检测电池步骤：将该条电动汽车线路的电池工况标准化数据导入电池检测设备，设置电池检测的保护参数后，按该工况条件对被检测电池进行循环充放电检测，记录被检电池模拟工况运行的检测数据；4）、分析评估电池性能步骤：分析被检电池模拟工况运行的检测数据，得到电池的内阻、容量和功率衰减的循环特性，评估在该电动汽车运行线路下这种电池的循环电性能。

2.根据权利要求1所述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤1）中，电动汽车的电池管理系统为每一块单体电池都配置了电压传感器，实时监测每一块单体电池的电压状态，并对整车电池总的输出状态进行监控，电动汽车电池工况运行状态针对整车电池，只要采集整车电池的总的电流、电压和功率数据，按载荷轻重分成轻载、中载和重载3种情况进行记录，并保存到指定文件。

3.根据权利要求2所述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤2）中，为方便直接导入电池检测设备作为电池检测条件，需要根据电池检测设备的要求处理电池工况数据，去除数据中的异常值和错误值，当电动汽车电池工况运行记录数据点数n大于检测设备可设置的最大步数m时，需要对电池工况运行数据进行采样精简，采用取均值采样方法、取最大值采样方法或取最小值采样方法，采样后的数据点数小于等于检测设备可设置的最大步数。

4.根据权利要求3所述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤2）中，电动汽车电池工况运行记录数据点数为n，电池检测设备可设置的最大步数为m，若n除以m的商取整大于1 ,记x=[n/m]，那么需要对电池工况运行数据中每（x+1）个数据采样处理成1个数据点，具体将（x+1）个数据取平均值，最大值或最小值。

5.根据权利要求4所述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤3）中，电池工况的标准化数据可直接设置为被检电动汽车电池的放电条件，即电池检测设备模拟电池在该工况运行时的放电状态对被检电池进行与该工况同样的放电检测。

6.根据权利要求5所述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤3）中，在做放电检测前，需要设置电池检测的保护参数，放电检测完成后，然后按电池检测国家标准或者企业标准要求对电池静置，静置后再按电池检测国标或者企标要求对电池进行标准充电，保存电池检测设备记录的被检电池模拟工况运行数据和分析数据。

7.根据权利要求6所述的一种基于电池工况模拟的电动汽车电池电性能检测方法，其特征在于：在步骤3）中，对被检测电池进行循环充放电检测次数不少于50次。