电池耐久测试工况设计方法、装置及电池耐久测试方法与流程

本发明实施例涉及电池耐久测试技术领域，尤其涉及一种电池耐久测试工况设计方法、装置及电池耐久测试方法。

背景技术：

电池是一种把所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。由于具有发电效率高、环境污染小、可靠性高等优点广泛应用在各种车辆中。

对于电池而言，寿命是其中一项重要性能参数，因此，目前有很多种电池耐久测试工况，但是，使用目前相关标准或资料中的测试工况得到的测试结果与实际行驶测试结果差距较大，测试结果不准确。

技术实现要素：

本发明提供一种电池耐久测试工况设计方法、装置及电池耐久测试方法，以将车辆实际行驶工况转化为电池运行工况，进而提高电池耐久性测试的准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池耐久测试工况设计方法，包括：

根据目标车辆的车型确定与其相匹配的目标车辆循环工况；其中，待测电池后续将安装于所述目标车辆上；

根据所述目标车辆循环工况以及所述目标车辆的阻力功率的传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线；其中，所述传递效率因数包括电机效率、传动效率以及寄生功率占比；

将所述电池端功率-时间关系曲线划分为攀升段、下降段和平稳段；

将所述攀升段和所述下降段进行线性拟合；

将所述平稳段进行消除波动处理。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电池耐久测试工况设计装置，包括：

目标车辆循环工况选取模块，用于根据目标车辆的车型选取与其相匹配的目标车辆循环工况；其中，待测电池安装于所述目标车辆上；

电池端功率-时间关系曲线确定模块，用于根据所述目标车辆循环工况以及所述目标车辆的传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线；其中，所述传递效率因数包括电机效率、传动效率以及寄生功率占比；

区间划分模块，用于将所述电池端功率-时间关系曲线划分为攀升段、下降段和平稳段；

线性拟合模块，用于将所述攀升段和所述下降段进行线性拟合；

波动消除模块，用于将所述平稳段进行消除波动处理。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电池耐久测试方法，包括：

将待测电池置于整车或功能验车或台架测试平台中；

按照第一方面所述的电池端功率-时间关系曲线对所述待测电池进行循环测试，直至所述待测电池储存的能量耗尽。

本发明实施例提供的电池耐久测试工况设计方法，通过根据目标车辆的车型选取与其相匹配的目标车辆循环工况，并根据目标车辆循环工况以及目标车辆的传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线，即将车辆实际行驶工况设计转化为电池耐久工况设计，使得该电池耐久工况与目标车辆的车型以及目标车辆实际行驶工况相匹配，解决现有技术中电池耐久工况测试的结果与车辆实际行驶测试结果差距大的问题，实现提高电池耐久性测试的准确度的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种电池耐久测试工况设计方法的流程示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种电池耐久测试工况设计方法的流程示意图；

图3是本发明实施例三提供的一种电池耐久测试工况设计装置的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的一种电池耐久测试方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种电池耐久测试工况设计方法的流程示意图，该方法可适用于设计电池耐久测试工况的情况，该方法可以根据目标车辆循环工况以及目标车辆的传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线，使得该电池耐久工况与目标车辆的实际行驶工况相匹配，解决现有技术中电池耐久工况测试的结果与车辆实际行驶测试结果差距大的问题。该方法可以由耐久测试工况设计装置来执行，该装置可由软件和/或硬件实现，并一般集成在终端上，终端可以为具有处理功能的智能终端，如电脑、计算机等。

参见图1，该电池耐久测试工况设计方法具体包括如下步骤：

s110、根据目标车辆的车型确定与其相匹配的目标车辆循环工况。

其中，待测电池后续将安装于目标车辆上，为目标车辆提供驱动能量。具体的，电池耐久测试工况设计装置可以接收开发者输入的目标车辆的车型，并查找车型-目标车辆循环工况对应表，以确定目标车辆循环工况，如此，可快速、准确地锁定目标车辆循环工况。电池耐久测试工况设计装置还可以直接接收开发者输入的目标车辆的车型以及目标车辆循环工况，如此，开发者可以灵活匹配车型与目标车辆循环工况。

具体的，目标车辆的车型可以包括家庭轿车、小货车、重型卡车、旅游大巴车、大型公交车、工程车等，从目前公知的车辆循环工况中选取与目标车辆车型相匹配的车辆循环工况作为目标车辆循环工况即可。示例性的，若目标车辆的车型为家庭轿车和小货车可以将nedc作为目标车辆循环工况；若目标车辆的车型为重型卡车可以将wtvc作为目标车辆循环工况；若目标车辆的车型为旅游大巴车和大型公交车可以将chtc作为目标车辆循环工况。

s120、根据目标车辆循环工况以及目标车辆的阻力功率的传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线。

其中，传递效率因数包括电机效率、传动效率以及寄生功率占比。

具体的，电池端功率-时间关系曲线的具体确定方式有多种，下面就典型示例进行说明，但并不构成对本申请的限定。

可选的，s120具体包括：

s121、根据目标车辆循环工况确定轮端行驶阻力功率-时间关系曲线。

可选的，s121具体包括：

s1211、根据目标车辆循环工况确定速度-时间关系曲线、以及常数项阻力系数a、一次项阻力系数b和二次项阻力系数c。

具体的，目标车辆循环工况中记载有速度-时间关系曲线、以及常数项阻力系数a、一次项阻力系数b和二次项阻力系数c的推荐值。其中，速度-时间关系曲线的横坐标为时间值，纵坐标为速度值。

s1212、根据pi＝(a+b×vi+c×vi)×vi(公式一)确定轮端行驶阻力功率-时间关系曲线；其中，vi为t＝i时的速度值，pi为t＝i时的轮端行驶阻力功率值。

具体的，通过公式一即可根据速度-时间关系曲线确定轮端行驶阻力功率-时间关系曲线。其中，轮端行驶阻力功率-时间关系曲线的横坐标为时间值，纵坐标为轮端行驶阻力功率。

可以理解的是，由目标车辆循环工况中的瞬时速度值计算得到的瞬时轮端阻力功率值，反应了目标车辆实际行驶工况中的实际轮端阻力功率需求，基于此瞬时轮端阻力功率设计的电池耐久测试工况更符合目标车辆对实际行驶功率的需求。

s122、根据轮端行驶阻力功率-时间关系曲线和传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线。

可选的，s122具体包括：根据(公式二)确定电池端功率-时间关系曲线，其中，ηe为电机效率、ηt为传动效率以及ηo为寄生功率占比；psi为t＝i时的行驶阻力功率电池端值；pi为t＝i时的轮端行驶阻力功率值。

具体的，电机效率ηe和传动效率ηt为定值，理想情况下，寄生功率占比ηo是定值，但是，实际上，寄生功率占比ηo通常会随车辆的实际行驶工况的变化而小幅度变化，因此，在确定电池端功率-时间关系曲线时，可将寄生功率占比ηo认为是一个定值，如公式二所示，在其它实施方式中，也可将公式二中的ηo替换为ηoi，其中，ηoi为t＝i时的寄生功率占比。

可以理解的是，电池输出的能量在传递至轮端的时候存在能量损失，根据各传递过程中的传递效率因数，得到的电池端瞬时功率需求与车辆实际行驶工况更接近，有利于提高电池耐久性测试结果的准确性。

s130、将电池端功率-时间关系曲线划分为攀升段、下降段和平稳段。

具体的，攀升段、下降段和平稳段的具体划分方式，本领域技术人员可根据实际设置，此处不作限定。示例性的，电池耐久测试工况设计装置可以直接接收开发者输入的攀升段、下降段和平稳段的横坐标的区间，如此，开发者可灵活调整攀升段、下降段和平稳段的划分情况。

s140、将攀升段和下降段进行线性拟合。

具体的，线性拟合的具体实现方式，本领域技术人员可根据实际设置，此处不作限定。可选的，可调用matlab、origin或excel等中的至少一种对攀升段和下降段进行线性拟合。如此，采用现有的线性拟合软件进行线性拟合，可使线性拟合简单。

s150、将平稳段进行消除波动处理。

具体的，消除波动处理的具体实现方式，本领域技术人员可根据实际设置，此处不作限定。可选的，s150具体包括：

s151、对每个平稳段进行平均值化处理，以获取平均电池功率值。

具体的，根据(公式三)确定平均电池功率值；其中，psi为t＝i时的电池端功率，n为该平稳段中用于平均值化处理采用的电池端功率值的数量。

s152、将每个平稳段中的电池功率值更改为其对应的平均电池功率值。

本发明实施例提供的电池耐久工况设计方法中，对加载区段和卸载区段的速率拟合设计、对峰谷集聚频繁区段进行平均值稳态设计均有针对性地考虑了电池的特征特点，使电池发挥最大的性能输出优势，同时也便于测评操作，其测试结果可为电池发动机开发提供数据指导。

本发明实施例提供的电池耐久测试工况设计方法，通过根据目标车辆的车型选取与其相匹配的目标车辆循环工况，并根据目标车辆循环工况以及目标车辆的传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线，即将车辆实际行驶工况设计转化为电池耐久工况设计，使得该电池耐久工况与目标车辆的车型以及目标车辆实际行驶工况相匹配，解决现有技术中电池耐久工况测试的结果与车辆实际行驶测试结果差距大的问题，实现提高电池耐久性测试的准确度的效果。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种电池耐久测试工况设计方法的流程示意图。本实施例是在上述实施例的基础上，进行优化。具体的，参考图2，该方法具体包括如下步骤：

s210、根据目标车辆的车型确定与其相匹配的目标车辆循环工况。

s220、根据目标车辆循环工况以及目标车辆的传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线。

s230、将电池端功率-时间关系曲线划分为攀升段、下降段和平稳段。

s240、将攀升段和下降段进行线性拟合。

可选的，在s240之后还包括：根据攀升段在线性拟合前和线性拟合后的电池端功率值确定攀升段的拟合优度；根据下降段在线性拟合前和线性拟合后的电池端功率值确定下降段的拟合优度；判断攀升段和下降段的拟合优度是否均在预设范围内，若是，确定线性拟合成功，否则确定线性拟合失败并重新执行将攀升段和下降段进行线性拟合的操作，直至线性拟合成功。

具体的，可根据(公式四)确定拟合优度决定系数；其中，psi为线性拟合前t＝i时的电池端功率值，为攀升段(或下降段)的电池端功率平均值，为线性拟合后t＝i时的电池端功率值，m为该攀升段(或下降段)中用于计算拟合优度采用的电池端功率值的数量。

s250、将平稳段进行消除波动处理。

s260、根据待测电池的特性参数确定待测电池的最小功率限制值。

其中，待测电池的特性参数包括额定功率、电池单体额定功率、最高电压限值、最高电压限值对应电流电流密度以及活化面积。

具体的，根据(公式五)确定最小功率限制值，其中，pse为额定功率、pme为电池单体额定功率、u0为最高电压限值、i0为最高电压限值对应电流电流密度、s为活化面积，上述待测电池的特性参数均在待测电池的手册介绍中记载，可选的，可以由开发者输入至电池耐久测试工况设计装置中。

s270、将电池端功率-时间关系曲线的纵坐标中，小于最小功率限制值的电池端功率值替换为最小功率限制值。

可以理解的是，电池低电流高电压状态时会加速电池腐蚀，从而导致电池寿命衰减，因此在设计工况时设定了电池的最小功率限制值。在设计得到的电池测试工况中，低于最小功率限制值的工况区段可设计为以最小功率限制值稳态运行或设计为关机(临时熄火)状态。如此，有针对性地考虑了电池的特征，使电池发挥最大的性能输出优势，同时也便于台架测试操作。

s280、根据待测电池的功率-时间特性曲线和电池端功率-时间关系曲线确定电流-时间关系曲线。

其中，待测电池的功率-时间特性曲线在待测电池的手册介绍中记载，可选的，可以由开发者输入至电池耐久测试工况设计装置中。

可以理解的是，由于在台架测试平台对电池进行耐久性测试过程中，台架测试平台常以电流为控制变量，所以将电池端功率-时间关系曲线转变为电流-时间关系曲线，便于测试操作。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的一种电池耐久测试工况设计装置的结构示意图。参见图3，该装置包括：

目标车辆循环工况选取模块，用于根据目标车辆的车型选取与其相匹配的目标车辆循环工况；其中，待测电池安装于所述目标车辆上；

电池端功率-时间关系曲线确定模块，用于根据所述目标车辆循环工况以及所述目标车辆的传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线；其中，所述传递效率因数包括电机效率、传动效率以及寄生功率占比；

区间划分模块，用于将所述电池端功率-时间关系曲线划分为攀升段、下降段和平稳段；

线性拟合模块，用于将所述攀升段和所述下降段进行线性拟合；

波动消除模块，用于将所述平稳段进行消除波动处理。

可选的，该电池耐久测试工况设计装置还包括：

最小功率限制值确定模块，用于根据待测电池的特性参数确定待测电池的最小功率限制值；其中，待测电池的特性参数包括额定功率、电池单体额定功率、最高电压限值、最高电压限值对应电流电流密度以及活化面积；

最小功率限制值替换模块，用于将电池端功率-时间关系曲线的纵坐标中，小于最小功率限制值的电池端功率值替换为最小功率限制值。

可选的，该电池耐久测试工况设计装置还包括：

电流-时间关系曲线确定模块，用于根据待测电池的功率-时间特性曲线和电池端功率-时间关系曲线确定电流-时间关系曲线。

可选的，电池端功率-时间关系曲线确定模块，具体用于根据目标车辆循环工况确定轮端行驶阻力功率-时间关系曲线；根据轮端行驶阻力功率-时间关系曲线和传递效率因数确定电池端功率-时间关系曲线。

可选的，电池端功率-时间关系曲线确定模块，具体用于根据目标车辆循环工况确定速度-时间关系曲线、以及常数项阻力系数a、一次项阻力系数b和二次项阻力系数c；根据pi＝(a+b×vi+c×vi)×vi确定轮端行驶阻力功率-时间关系曲线；其中，vi为t＝i时的速度值，pi为t＝i时的轮端行驶阻力功率值。

可选的，线性拟合模块，具体用于调用matlab、origin或excel等中的至少一种对攀升段和下降段进行线性拟合。

可选的，该电池耐久测试工况设计装置还包括：

拟合优度确定模块，用于根据攀升段在线性拟合前和线性拟合后的电池端功率值确定攀升段的拟合优度；根据下降段在线性拟合前和线性拟合后的电池端功率值确定下降段的拟合优度；

线性拟合成功判断模块，用于判断攀升段和下降段的拟合优度是否均在预设范围内，若是，确定线性拟合成功，否则确定线性拟合失败，并且线性拟合模块重新执行将攀升段和下降段进行线性拟合的操作，直至线性拟合成功。

可选的，波动消除模块，具体用于对每个平稳段进行平均值化处理，以获取平均电池功率值；将每个平稳段中的电池功率值更改为其对应的平均电池功率值。

本发明实施例三提供的电池耐久测试工况设计装置可以用于执行上述实施例提供的电池耐久测试工况设计方法，具备相应的功能和有益效果。

实施例四

图4是本发明实施例四提供的一种电池耐久测试方法的流程示意图，该方法可适用于对电池进行耐久性的情况，参见图4，该方法具体包括如下步骤：

s410、将待测电池置于整车、功能样车或台架测试平台中。

s420、按照本申请任意实施例所述的电池端功率-时间关系曲线对所述待测电池进行循环测试，直至所述待测电池储存的能量耗尽。

可选的，还可以按照本申请中任意所述的电流-时间关系曲线对所述待测电池进行循环测试，直至所述待测电池衰减至最低限值或储存的能量耗尽。如此，可适用于以电流为控制变量的台架测试平台的测试。

本发明实施例四提供的电池耐久测试方法可以用于按照上述实施例设计的测试工况进行循环测试，具备相应的功能和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。