从HPPC测试解析动力电池评估– 高工锂电新闻

从HPPC测试解析动力电池评估

文章来源自：新能源Leander

2017-06-22 18:00:18 阅读：112462

摘要HPPC测试是FreemdomCar中一项非常重要的测试，目前基本任何的电池企业和电动汽车企业在对电池系统、模块或者单体进行评估时都会用到的一项非常常见的测试。本文愿与读者共同讨论下这个实验的目的与方法。测试虽然简单但是一些细节还是值得大家共同讨论的。

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HPPC（HybridPulse Power Characterization）测试是FreemdomCar中一项非常重要的测试，目前基本任何的电池企业和电动汽车企业在对电池系统、模块或者单体进行评估时都会用到的一项非常常见的测试。本文愿与读者共同讨论下这个实验的目的与方法。测试虽然简单但是一些细节还是值得大家共同讨论的。

1. HPPC测试的目的

本人理解这其实一项对电池功率性能初步了解的试验，同时更重要的它也是通过结果对现有电池状态进行的评估的一项试验。首先我们来看看FreedomCar中原文是怎样描述这个测试的目的的？

“The objective of thisprofile is to demonstrate the discharge pulse and regen pulse powercapabilities at various depth of discharge (DOD) values for both the Minimumand Maximum Power-Assist goals (10-s discharge, 10-s regen).”

其实这段文字告诉我们了几个方面的内容，第一这个测试的目的主要是测试电池的脉冲能力，包括两部分放电脉冲和回馈脉冲的能力；第二这个脉冲的能力其实建立是时间基础上的（10s），也就意味着时间长短的不同也会导致能力的不同，比如你只考察短时间2s的脉冲，一般情况功率能力肯定是大于长时间10s的；第三这个能力的考量其实是建立在不同的DOD状态上的。

所以做这个测试的目的其实是一方面可以通过公式计算出电池的直流内阻，另一方面应该是得到一个表，帮助你了解整个电池在不同SOC状态下，不同脉冲时间下，的放电和回馈脉冲功率的能力。

但是这里稍微引申讨论一下，其实测出来的这个脉冲的能力还跟很多其他因素有关的，比如电池的温度情况，比如电池寿命周期，fresh的电池和用过一段时间的电池能力肯定是不同的，比如你用的脉冲电流大小，如果不够大肯定是测不出其最大的脉冲能力的，太大了又会直接hit到voltage的上下限同样也是测不出真实能力的；而脉冲能力的变化其本质也是电池内阻的变化，不同温度下，不同电流下，不同寿命周期时，电池的极化内阻是不同的，所以其本质又成了考量电池健康状态的一种方法。

而FreedomCar第四章也提到了其实是考量在整个寿命周期当中电池的可用容量和可用功率。这么看来HPPC其实远不是一个简单的初步试验那么简单，其可以完全作为电池一个全寿命周期中任何时期一个状态的评估方法。

2.HPPC测试的方法

下图是FreedomCar中的表格，比较直观：

一个HPPC测试中小的cycle基本是由这60s构成的，10s脉冲放，40s休息，10s脉冲充，而整个的流程如下：

其实本质就是每10%DOD做一次HPPC的脉冲，从高SOC到低SOC，当然你也可以根据你自己系统设计的需要把区间分的更小，这样你得到相应的表也会更密。需要注意的是这里每一次放电结束都会有一个小时的rest的时间，这是让电池的电压值回到静置状态的一个等待时间，一个小时其实往往并不能使电池恢复到绝对的静态，也就是说通过取这个静态结束值作为SOC-OCV曲线，也仅仅得到的会是一条参考曲线，并不能得到绝对静态的曲线。

当我们要进行不同目的试验考量时，其实我们可以手动的去调整这个rest的时间，以达到目的，测试是活的，标准是死的，比如你要为电池系统标定或者SOC的计算曲线得到一条标线，你就可以把rest时间拉长，得到的结果应该更趋于稳态。

3.HPPC测试的结果

FreedomCar在第4章中谈到了主要几个方面的内容，OCV曲线，内阻，功率以及可用能量；

内阻的计算

功率的计算

上述两个是基本的计算，但计算功率的时候需要特别注意的是，其实可以分成三种功率，Voltagelimited，CurrentLimited和testpower, 其实这三个功率在一些DOD下并不是相同的。

例如DOD比较高时，做充电，脉冲电流又比较大时就会HIT到电压的limit的，而一些低温情况下，电流放不出来，达不到你的设定值，这一些情况需要特别注意，并不能说我测试得到了结果就直接算，应该把每个DOD下实际放出来的电压和电流进行核对，才能最终得到真实的电池该状态下的功率值。

HPPC测试的结果应该是一个矩阵形式的结果，最终应该能得出几个维度，温度，DOD，脉冲时间等正交实验下电池的充放电脉冲能力和内阻。

4.关于HPPC的几点讨论

关于HPPC测试有这样几点愿与读者共同讨论：

1.讨论一：通过测试得到的SOC-OCV曲线实际为1h静置之后的值，而实际做BSE试验时往往可能需要更长的静置时间，那么取多少的静置时间和多大的转换DOD区间的电流才是比较合适的呢？

2.讨论二：做较大倍率脉冲时，先进行的10s脉冲会影响到后一次脉冲开始时的SOC基准，例如一个功率型电池，容量8Ah，假设在90%SOC下先进行10C的10s脉冲放电，实际放出容量0.8Ah，开始充电脉冲时SOC其实已经偏移到了约87.2%，最后得到关于充电脉冲的数据其实并不是在90%SOC下的值；而实际测试时往往并没有对脉冲损失的容量进行补偿。大家是怎么考虑这个误差的呢？

3.讨论三：如何确定HPPC的容量基准值，在低温下进行HPPC实验时，若按照常温下的容量作为基准，则在测量低SOC区间下以没有实际容量；若以低温容量为基准，又不能反应实际SOC得位置，大家是以谁为参考的呢？

以上三个问题都是一些试验细节的讨论，相信不同的公司在测试时可能会有不同的设定，但测试的细节往往都是要遵从于试验的初衷，相信不必太纠结于细节到底怎么设是对的，倒不如根据你实际的试验需求去调整一下试验的参数，能靠近你想要达到的目的，那么你的测试才是有意义的。