中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：HPPC(HybridPulse Power Characterization)測(cè)試是FreemdomCar中一項(xiàng)非常重要的測(cè)試，目前基本任何的電池企業(yè)和電動(dòng)汽車企業(yè)在對(duì)電池系統(tǒng)、模塊或者單體進(jìn)行評(píng)估時(shí)都會(huì)用到的一項(xiàng)非常常見的測(cè)試。本文愿與讀者共同討論下這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的與方法。測(cè)試雖然簡(jiǎn)單但是一些細(xì)節(jié)還是值得大家共同討論的。
1. HPPC測(cè)試的目的
本人理解這其實(shí)一項(xiàng)對(duì)電池功率性能初步了解的試驗(yàn)，同時(shí)更重要的它也是通過結(jié)果對(duì)現(xiàn)有電池狀態(tài)進(jìn)行的評(píng)估的一項(xiàng)試驗(yàn)。首先我們來看看FreedomCar中原文是怎樣描述這個(gè)測(cè)試的目的的？
“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).”
其實(shí)這段文字告訴我們了幾個(gè)方面的內(nèi)容，第一這個(gè)測(cè)試的目的主要是測(cè)試電池的脈沖能力，包括兩部分放電脈沖和回饋脈沖的能力；第二這個(gè)脈沖的能力其實(shí)建立是時(shí)間基礎(chǔ)上的(10s)，也就意味著時(shí)間長短的不同也會(huì)導(dǎo)致能力的不同，比如你只考察短時(shí)間2s的脈沖，一般情況功率能力肯定是大于長時(shí)間10s的；第三這個(gè)能力的考量其實(shí)是建立在不同的DOD狀態(tài)上的。
所以做這個(gè)測(cè)試的目的其實(shí)是一方面可以通過公式計(jì)算出電池的直流內(nèi)阻，另一方面應(yīng)該是得到一個(gè)表，幫助你了解整個(gè)電池在不同SOC狀態(tài)下，不同脈沖時(shí)間下，的放電和回饋脈沖功率的能力。
但是這里稍微引申討論一下，其實(shí)測(cè)出來的這個(gè)脈沖的能力還跟很多其他因素有關(guān)的，比如電池的溫度情況，比如電池壽命周期，fresh的電池和用過一段時(shí)間的電池能力肯定是不同的，比如你用的脈沖電流大小，如果不夠大肯定是測(cè)不出其最大的脈沖能力的，太大了又會(huì)直接hit到voltage的上下限同樣也是測(cè)不出真實(shí)能力的；而脈沖能力的變化其本質(zhì)也是電池內(nèi)阻的變化，不同溫度下，不同電流下，不同壽命周期時(shí)，電池的極化內(nèi)阻是不同的，所以其本質(zhì)又成了考量電池健康狀態(tài)的一種方法。
而FreedomCar第四章也提到了其實(shí)是考量在整個(gè)壽命周期當(dāng)中電池的可用容量和可用功率。這么看來HPPC其實(shí)遠(yuǎn)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的初步試驗(yàn)?zāi)敲春?jiǎn)單，其可以完全作為電池一個(gè)全壽命周期中任何時(shí)期一個(gè)狀態(tài)的評(píng)估方法。
2.HPPC測(cè)試的方法
下圖是FreedomCar中的表格，比較直觀：
一個(gè)HPPC測(cè)試中小的cycle基本是由這60s構(gòu)成的，10s脈沖放，40s休息，10s脈沖充，而整個(gè)的流程如下：
其實(shí)本質(zhì)就是每10%DOD做一次HPPC的脈沖，從高SOC到低SOC，當(dāng)然你也可以根據(jù)你自己系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要把區(qū)間分的更小，這樣你得到相應(yīng)的表也會(huì)更密。需要注意的是這里每一次放電結(jié)束都會(huì)有一個(gè)小時(shí)的rest的時(shí)間，這是讓電池的電壓值回到靜置狀態(tài)的一個(gè)等待時(shí)間，一個(gè)小時(shí)其實(shí)往往并不能使電池恢復(fù)到絕對(duì)的靜態(tài)，也就是說通過取這個(gè)靜態(tài)結(jié)束值作為SOC-OCV曲線，也僅僅得到的會(huì)是一條參考曲線，并不能得到絕對(duì)靜態(tài)的曲線。
當(dāng)我們要進(jìn)行不同目的試驗(yàn)考量時(shí)，其實(shí)我們可以手動(dòng)的去調(diào)整這個(gè)rest的時(shí)間，以達(dá)到目的，測(cè)試是活的，標(biāo)準(zhǔn)是死的，比如你要為電池系統(tǒng)標(biāo)定或者SOC的計(jì)算曲線得到一條標(biāo)線，你就可以把rest時(shí)間拉長，得到的結(jié)果應(yīng)該更趨于穩(wěn)態(tài)。
3.HPPC測(cè)試的結(jié)果
FreedomCar在第4章中談到了主要幾個(gè)方面的內(nèi)容，OCV曲線，內(nèi)阻，功率以及可用能量；
內(nèi)阻的計(jì)算
功率的計(jì)算
上述兩個(gè)是基本的計(jì)算，但計(jì)算功率的時(shí)候需要特別注意的是，其實(shí)可以分成三種功率，Voltagelimited，CurrentLimited和testpower, 其實(shí)這三個(gè)功率在一些DOD下并不是相同的。
例如DOD比較高時(shí)，做充電，脈沖電流又比較大時(shí)就會(huì)HIT到電壓的limit的，而一些低溫情況下，電流放不出來，達(dá)不到你的設(shè)定值，這一些情況需要特別注意，并不能說我測(cè)試得到了結(jié)果就直接算，應(yīng)該把每個(gè)DOD下實(shí)際放出來的電壓和電流進(jìn)行核對(duì)，才能最終得到真實(shí)的電池該狀態(tài)下的功率值。
HPPC測(cè)試的結(jié)果應(yīng)該是一個(gè)矩陣形式的結(jié)果，最終應(yīng)該能得出幾個(gè)維度，溫度，DOD，脈沖時(shí)間等正交實(shí)驗(yàn)下電池的充放電脈沖能力和內(nèi)阻。
4.關(guān)于HPPC的幾點(diǎn)討論
關(guān)于HPPC測(cè)試有這樣幾點(diǎn)愿與讀者共同討論：
1.討論一：通過測(cè)試得到的SOC-OCV曲線實(shí)際為1h靜置之后的值，而實(shí)際做BSE試驗(yàn)時(shí)往往可能需要更長的靜置時(shí)間，那么取多少的靜置時(shí)間和多大的轉(zhuǎn)換DOD區(qū)間的電流才是比較合適的呢？
2.討論二：做較大倍率脈沖時(shí)，先進(jìn)行的10s脈沖會(huì)影響到后一次脈沖開始時(shí)的SOC基準(zhǔn)，例如一個(gè)功率型電池，容量8Ah，假設(shè)在90%SOC下先進(jìn)行10C的10s脈沖放電，實(shí)際放出容量0.8Ah，開始充電脈沖時(shí)SOC其實(shí)已經(jīng)偏移到了約87.2%，最后得到關(guān)于充電脈沖的數(shù)據(jù)其實(shí)并不是在90%SOC下的值；而實(shí)際測(cè)試時(shí)往往并沒有對(duì)脈沖損失的容量進(jìn)行補(bǔ)償。大家是怎么考慮這個(gè)誤差的呢？
3.討論三：如何確定HPPC的容量基準(zhǔn)值，在低溫下進(jìn)行HPPC實(shí)驗(yàn)時(shí)，若按照常溫下的容量作為基準(zhǔn)，則在測(cè)量低SOC區(qū)間下以沒有實(shí)際容量；若以低溫容量為基準(zhǔn)，又不能反應(yīng)實(shí)際SOC得位置，大家是以誰為參考的呢？
以上三個(gè)問題都是一些試驗(yàn)細(xì)節(jié)的討論，相信不同的公司在測(cè)試時(shí)可能會(huì)有不同的設(shè)定，但測(cè)試的細(xì)節(jié)往往都是要遵從于試驗(yàn)的初衷，相信不必太糾結(jié)于細(xì)節(jié)到底怎么設(shè)是對(duì)的，倒不如根據(jù)你實(shí)際的試驗(yàn)需求去調(diào)整一下試驗(yàn)的參數(shù)，能靠近你想要達(dá)到的目的，那么你的測(cè)試才是有意義的。
