考虑温度的HPPC工况实验报告及分析-EW帮帮网

获取同款数据及资料：2629471989

今天再来更新一下，就是HPPC工况的实验平台的搭建、实验方案、数据的参数辨识以及对实验结果的分析。

1.实验目的

2.实验系统组成

1.实验目的

电池在充放电时内部发生复杂的化学反应，温度每升高10摄氏度，化学反应的速率增大为原来的2-4倍。因此温度对锂离子的电池的参数辨识，状态估计以及寿命都有很大的影响，汽车在行驶过程中的温度复杂多变，会大大降低不考虑温度影响的电池模型的精度。因此，本次实验的目的就是充分考虑温度对锂离子的建模影响，从而提高模型精度。

2.实验系统组成

图2.1 实验硬件参数

名称	型号/参数
数据采集仪	HIOKI MR8827
示波器	Tektronix TBS 1152B
电流传感器	CHF-25 F/测量范围±25A
电压传感器	CHF-25 P/测量范围±50V
电子负载	UTL8512S
温度传感器	SBWZ-Pt100
恒温箱	SW-35℃
供电电源	2231A-30-3

图2.2 HPPC实验平台

图2.3 恒温箱

3.实验内容

（1）获取不同温度下（-10°C、0°C、10°C、20°C、30°C）的电池容量。得到SOC-Cn曲线。

（2）通过实验获取不同温度下开路电压与SOC的对应关系，得到SOC-OCV-T的对应关系。

（3）HPPC实验以获取离线参数辨识所需数据。

4.实验步骤

为了使模型适用于温度变化的工况，分别在-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、35℃温度条件下进行放电实验，具体步骤如下：

（a）采用先恒流后恒压的方式对电池进行充电以延长电池的使用寿命。当端电压达到14.6V时改为恒压充电，直到电池电量完全充满。

（b）通过对电子负载进行编程设置，使电池以0.5C倍率进行放电，放电电流设置为7A，放电时间持续12分钟，然后结束放电，此时SOC 从1下降到0.9，期间使用示波器采集时间、电流、电压、温度数据，并保存至U盘。

（c）断开开关，停止放电，将电池静置30分钟，期间使用示波器采集时间、电流、电压、温度数据，并保存至U盘。

（d）重复（b）、（c）步骤，直至电池放电完全时结束放电过程，此时SOC为0。将实验测量到的10组数据保存并处理，以便进行参数辨识。

通过该实验可以得到放电过程中变化的SOC所对应的端电压响应曲线，从而可获取该电池的SOC-T-OCV曲线，以及为离线参数辨识提供数据，同时，端电压数据也为验证电池参数辨识精度提供参考基准。

5.实验结果及绘图与结果分析

（1）不同温度下的电池容量测试

锂离子电池由于对温度具有高敏感性，温度过低或过高都会对锂离子电池产生不利的影响，温度过低导致电池内部的化学反应速率下降，电池内阻增加，电解质的流动性减弱，充放电效率降低，表现为电压和容量的下降；温度过高则会加快化学反应速率，同时过热的温度会引起电池内部材料的热损伤，降低电池的使用寿命。不管使用安时积分法还是卡尔曼滤波法进行SOC估计时，电池容量都是影响SOC的关键因素，因此有必要对不同温度下的电池容量进行测试分析。

使用电子负载的容量测试功能，通过恒温箱保持温度恒定，获取不同温度下的电池容量，绘制出的电池容量变化曲线如图5.1所示。

图5.1 电池容量随温度的变化曲线

从图2.5可以看出，电池容量在常温下的变化趋势不明显，但在低温下快速下降，这符合锂离子电池对于温度较敏感的特性。

（2）SOC-T-OCV曲线的获取

大量研究表明，锂离子电池的SOC与电动势存在对应关系，但电动势难以获取，因此常采用OCV来代替。只要测出电池的OCV就可以得到当前时刻的SOC，方法简单且精度高。由于电池的极化效应，在实际中通常把静置一段时间后的端电压作为开路电压。在电池建模过程中，开路电压可通过对SOC-T-OCV曲线查表得到，应用EKF算法时，量测矩阵的第1个元素的计算方式是求OCV对SOC的偏导。因此，SOC-T-OCV曲线的精度对整个BMS的性能影响很大。基于实验数据得出不同温度、SOC下的开路电压如图5.2所示，可以看出温度、SOC均会影响OCV的值。温度越高，SOC越大，OCV的值越大，且SOC比温度对OCV的影响更大，开路电压在SOC小于0.2或大于0.8时变化速度较快，而当SOC的值处于0.2~0.8时，变化较为平缓。