一、功率性能測試

HPPC的特性分析是整車控制策略基礎，其測試目的之一也是根據(jù)放電、擱置、脈沖充放電的電壓特性曲線，得出阻抗R與荷電狀態(tài)SOC的函數(shù)關系。

測試20Ah電動汽車用高功率磷酸鐵鋰電池，用HPPC測試脈沖功率能力，每10%DOD為間隔，Ireg/Idis=0.75的電流比例對電池進行10s交替充電或放電，低電流脈沖電壓曲線如圖1(a)所示，并計算功率能力和極化電阻率ASI(ASI=△U/△I×活性電極面積)，經(jīng)實驗數(shù)據(jù)分析，圖1(b)表示電池放電至80%DOD時ASI才顯著增大，表明電池有良好的脈沖功率能力，結合圖1(c)可以得出電池10%～70%DOD范圍內(nèi)顯示了電池優(yōu)良的脈沖充放電能力，從而判斷出該電池滿足EV車使用需要。

圖1 低電流脈沖電壓性能曲線(a)、不同DOD狀態(tài)下脈沖ASI曲線(b)、不同DOD狀態(tài)下的比功率曲線(c)

劉莎等對自制17Ah高功率鋰離子動力電池的脈沖功率特性進行了研究[1]，采用國內(nèi)某城市簡化工況和HPPC充放電脈沖方法，考察50%SOC下的電池循環(huán)過程中的脈沖功率及能效，循環(huán)過程中的功率衰減規(guī)律結果如圖2，隨循環(huán)次數(shù)增多，容量功率呈下降趨勢，初期衰減較后期明顯，容量功率衰減原因主要為內(nèi)阻變化，而內(nèi)阻增加的反應機理可能有所不同。

圖2循環(huán)中放電和充電功率及功率保持率

李方等[2]研究HEV用鎳氫電池輸出功率的測試方法，比較了HPPC多段脈沖放電和恒功率測試方法，電池峰值輸出功率與通過恒功率放電方法結果比較一致，但是恒功率放電對測試設備要求更高，且對放電電流限制大，對電池會造成損傷。

趙淑紅等[3]比較了日本JEVS和美國FreedomCAR項目中的HPPC測試方法，因內(nèi)阻計算方式不一，所得功率密度差異較大，JEVS中的方法可避免單一電流造成的結果偏差，卻忽略了高倍率充放電功率能量變化，JEVS的典型測試程序如圖3。HPPC方法兼顧了中低倍率及高倍率電流的電壓特性，但用一個電流測試功率能力也會出現(xiàn)單一電流造成偏差的問題。

圖3JEVS典型測試程序

二、 驗證模型計算方法

通過HPPC循環(huán)對電池故障診斷算法進行驗證：Md[4]等采用高儲能的鈷酸鋰為正極材料，電池電化學模型參數(shù)可在嚴重或濫用的情況下發(fā)生變化，故建立了四種模型：正常充放電電池模型、過放電循環(huán)模型、24h過放循環(huán)模型和過充循環(huán)模型。所述電

池故障條件會導致許多電化學電池模型參數(shù)與標稱值的顯著差異，可視為單獨的模型。錯誤輸出基于部分不同偏微分代數(shù)方程(PDAD)監(jiān)測被用于多模型中，來監(jiān)測電池持續(xù)故障情況。將殘差應用到多模型自適應估算法中，以檢測電池的持續(xù)故障情況。

HPPC循環(huán)模擬負載工步分析表明該算法能夠利用測量的輸入電流和終端輸出電壓準確的檢測和識別所述故障狀態(tài)，計算與實際HPPC測試對比如圖4。采用真實HPPC循環(huán)模擬負載電流工步提供了強大的錯誤診斷基礎，每個模型與算法高度匹配，即可產(chǎn)生可靠的條件控制方法。另外，提出的診斷方法能夠提高鋰離子電池BMS管理系統(tǒng)對故障診斷的精確性。

圖4 電池模型與HPPC實際測試對比

三、獲得建模參數(shù)

HPPC方法可用于評估可用功率過程中設計的電壓閾值。在鋰電池的SOC估算模型與參數(shù)辨識研究中[5]，對模型進行分析并選擇Thevenin模型為最優(yōu)SOC估算模型，以HPPC實驗為基礎并獲得模型參數(shù)：歐姆內(nèi)阻R0、時間常數(shù)τ、極化電阻Rp和極化電容Cp，采用Matlab處理得到各個參數(shù)與SOC離散關系，結果證明模型符合鋰電池內(nèi)阻特性，可正常反應電池內(nèi)部極化現(xiàn)象，并驗證了模型參數(shù)計算的準確性。

姚建光等[6]在基于鉛酸電池建模技術研究中，通過HPPC測試數(shù)據(jù)也可得到建模的各項參數(shù)，比較仿真與實際效果如圖5所示，采用仿真和試驗方式驗證方法的可行性，結論得出所建模型可體現(xiàn)電池特性。

圖5 電池端電壓仿真結果

四、 提取電池內(nèi)部特性

Chao W[7]等通過對混合動力汽車用鋰離子電池提出了合成診斷方法，測試由：濫用循環(huán)、低倍率測試、HPPC測試和聯(lián)邦城市駕駛工況測試4個流程組成。建立了三種鋰離子電池應用中的典型模型：過放、過充、低溫測試，從聯(lián)邦城市駕駛工況(FUDS)模擬測試及HPPC測試中提取動靜態(tài)條件下電池內(nèi)部特性信息并提出了電池診斷方法，闡明電池錯誤的發(fā)生內(nèi)部機理和物理意義。電池的真實參數(shù)如電壓、電流及溫度換算成內(nèi)阻及SOC后可暗示電池某些降解反應及潛在的問題。

HPPC測試內(nèi)阻結果中歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的評估包含有價值的電池內(nèi)部機理信息：過放和低溫有相似性，說明這兩種模型有相似的機理，不過曲線的微小區(qū)別可用于區(qū)分差錯。如圖6，通過對三種模型中的串聯(lián)和并聯(lián)內(nèi)阻比較分析得出：SEI膜在過充中的分解和再生對電池內(nèi)部性能具有最大的影響。

圖6HPPC測試中串聯(lián)(a)和并聯(lián)(b)內(nèi)阻參數(shù)

審核編輯 ：李倩