車用動(dòng)力電池循環(huán)壽命測(cè)試工況的研究與展望

郝維健，鄭天雷*，支云峰，柳邵輝，馬天翼，牛萍健

車用動(dòng)力電池循環(huán)壽命測(cè)試工況的研究與展望

郝維健1，鄭天雷*1，支云峰2，柳邵輝1，馬天翼1，牛萍健1

（1.中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300；2.清華大學(xué) 車輛與運(yùn)載學(xué)院，北京 100084）

循環(huán)壽命是動(dòng)力電池的核心技術(shù)參數(shù)，循環(huán)測(cè)試工況是動(dòng)力電池壽命測(cè)試的核心內(nèi)容。為進(jìn)一步完善動(dòng)力電池循環(huán)測(cè)試工況，文章首先分析了中國(guó)乘用車行駛工況（CLTC-P）、新歐洲駕駛循環(huán)（NEDC）等國(guó)內(nèi)、海外標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)術(shù)界車輛行駛工況，介紹了理論計(jì)算和實(shí)車測(cè)試兩種車輛行駛工況向動(dòng)力電池工況轉(zhuǎn)化的方法，梳理了國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池循環(huán)工況情況，并展望了未來(lái)動(dòng)力電池循環(huán)工況完善方向。文章將對(duì)動(dòng)力電池循環(huán)工況的完善提供參考。

動(dòng)力電池；循環(huán)壽命；測(cè)試工況

電動(dòng)化已成為國(guó)內(nèi)外汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)共識(shí)。作為目前電動(dòng)汽車主要能量來(lái)源之一的動(dòng)力電池，其循環(huán)壽命的長(zhǎng)短顯著影響著新能源汽車長(zhǎng)期使用后的續(xù)航里程。循環(huán)壽命較短、容量衰減較快的動(dòng)力蓄電池顯著影響消費(fèi)者使用體驗(yàn)。因此，科學(xué)有效的動(dòng)力電池循環(huán)壽命測(cè)試方法對(duì)于表征動(dòng)力電池循環(huán)壽命意義重大。

目前，我國(guó)已發(fā)布《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法》（GB/T 31484－2015）[1]，規(guī)定了電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力電池和鎳氫動(dòng)力電池的循環(huán)壽命要求和試驗(yàn)方法，給出標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命測(cè)試方法，并按照車型（乘用車和商用車）、動(dòng)力系統(tǒng)（純電動(dòng)和混合動(dòng)力）規(guī)定了不同的工況循環(huán)壽命測(cè)試方法。該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施有力規(guī)范了動(dòng)力電池循環(huán)壽命水平，引導(dǎo)制造商提升產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

然而，該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間已超過(guò)8年，宜根據(jù)新能源汽車和動(dòng)力電池使用工況進(jìn)一步完善測(cè)試方法，更加準(zhǔn)確地表征動(dòng)力電池循環(huán)壽命。本文首先分析了國(guó)內(nèi)外車輛行駛工況，總結(jié)了車輛行駛工況向動(dòng)力電池工況轉(zhuǎn)化的方法，梳理了國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池循環(huán)工況情況，并展望了未來(lái)動(dòng)力電池循環(huán)工況完善方向。

1 國(guó)內(nèi)外車輛行駛工況

1.1 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工況

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)汽車行駛工況》（GB/T 38146－2019）[2]中規(guī)定了輕型汽車、重型商用車輛與發(fā)動(dòng)機(jī)的行駛工況。在該標(biāo)準(zhǔn)中，針對(duì)乘用車設(shè)計(jì)了中國(guó)乘用車行駛工況（China Light-duty vehicle Test Cycle-passenger car, CLTC-P），此工況包含了低速、中速和高速三個(gè)速度區(qū)間，工況總時(shí)長(zhǎng)共計(jì)1 800 s。

1.2 海外標(biāo)準(zhǔn)工況

美國(guó)環(huán)保局于1972年制定了一組用作認(rèn)證車輛排放的行駛工況，該工況簡(jiǎn)稱為FTP72（Federal Test Procedure 72）[3]，由冷態(tài)過(guò)渡工況和穩(wěn)態(tài)工況構(gòu)成。1975年美國(guó)環(huán)保局在FTP72的基礎(chǔ)上添加了熱條件下的重復(fù)工況，修改后的工況命名為FTP75（Federal Test Procedure 75）。對(duì)于2000年之后生產(chǎn)的車輛，額外添加了高速行駛階段模擬工況（Highway Fuel Economy Driving Schedule, HFEDS）[4]，來(lái)模擬熱啟動(dòng)情況下的高速巡航行駛情況。

美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)對(duì)各個(gè)單獨(dú)的工況進(jìn)行了組合，并給出了實(shí)車環(huán)境下行駛工況與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)SAE J1634－202104[5]。在該測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，提出了多種工況融合下的綜合測(cè)試模式，以便于模擬更加真實(shí)的道路行駛狀況。企業(yè)與測(cè)試單位在測(cè)試過(guò)程中也可以自行組合排列相關(guān)工況。

歐盟于1970年在聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（Eco- nomic Commission of Ewope, ECE）R15法規(guī)中提出了一組比較基本的駕駛循環(huán)工況，該工況被稱為ECE R15工況，為城市環(huán)境下的駕駛循環(huán)工況，隨后于1980年提出了城市郊區(qū)的駕駛循環(huán)工況。在1997年，上述兩個(gè)工況被組合到一起，形成了新歐洲駕駛循環(huán)（New European Driving Cycle, NEDC）[6]。新歐洲駕駛循環(huán)工況在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被全世界廣泛使用，該工況的行駛曲線得到了聯(lián)合國(guó)的認(rèn)可，并在全球范圍內(nèi)廣泛推廣。

ECE于2015年制定并通過(guò)了全球統(tǒng)一輕型車輛測(cè)試循環(huán)（Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure, WLTP）[7]，該工況替代了新歐洲駕駛循環(huán)，作為新的歐洲車輛認(rèn)證程序，該標(biāo)準(zhǔn)也被中國(guó)、日本、美國(guó)等國(guó)家接受。

WLTP相較于舊的NEDC，具有更高的平均速度、最大速度，包括了更廣泛的駕駛條件，覆蓋了城市、郊區(qū)、主要道路、高速公路等場(chǎng)景，模擬了更長(zhǎng)的行駛距離，對(duì)車輛的驅(qū)動(dòng)功率、加速度等要求也更高。

WLTP針對(duì)不同的功率比的車輛，給出了不同的行駛曲線。以面向高功率比車輛的3b工況為例，這部分工況被分為四個(gè)不同的子部分，每個(gè)子部分分別模擬了城市、郊區(qū)、農(nóng)村、高速公路的行駛場(chǎng)景，且四個(gè)子部分間的平均速度與最大速度有所不同。

1.3 學(xué)術(shù)界較有代表性的工況

在國(guó)內(nèi)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況之外，學(xué)術(shù)界基于研究成果提出了一系列循環(huán)工況。由于城市公交車行駛路徑較固定，行駛車速較為穩(wěn)定，續(xù)航里程與實(shí)際行駛里程便于測(cè)量，大部分學(xué)者都針對(duì)城市環(huán)境下客車或公交車展開了相應(yīng)的研究。

趙淑紅等[8]通過(guò)分析北京市公交車環(huán)線市區(qū)行駛情況，給出了北京市公交車環(huán)線市區(qū)工況模型，模擬了公交車在北京市二環(huán)、三環(huán)、四環(huán)等道路上行駛的情況；鎖國(guó)濤[9]針對(duì)公交車在武漢市區(qū)行駛的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，給出了武漢市區(qū)環(huán)境下公交車行駛工況；方華等[10]針對(duì)上海城市循環(huán)工況的特點(diǎn)，選取了一系列的典型的上海市區(qū)和上海郊區(qū)公交車路線進(jìn)行實(shí)車數(shù)據(jù)采集，并利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理分析得到了上海市郊區(qū)和上海市區(qū)道路循環(huán)工況圖；曹建華等[11]針對(duì)混合動(dòng)力城市客車在北京公交線路運(yùn)行的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，給出了面向公交車的車用電池試驗(yàn)循環(huán)工況。

上述研究表明，通過(guò)大量的實(shí)車試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)合合適的數(shù)據(jù)后處理方法來(lái)定義特定環(huán)境下的行駛工況的方法是行之有效的。

構(gòu)建車輛的運(yùn)行工況，需要基于大量實(shí)測(cè)的車速變化數(shù)據(jù)，并按一定的標(biāo)準(zhǔn)，用數(shù)學(xué)方法從原始數(shù)據(jù)中提煉出具有代表性的運(yùn)行工況。有部分學(xué)者通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的行駛數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，建立起了特定環(huán)境下車輛的理論行駛工況。

鎖國(guó)濤[9]對(duì)采集到的車輛行駛速度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，利用高斯法對(duì)車速進(jìn)行擬合，結(jié)合車輛行駛過(guò)程中其他參數(shù)，匯總得到了特定環(huán)境下的行駛工況；潘登[12]提出了循環(huán)工況構(gòu)建過(guò)程中速度閾值、加速度閾值等參數(shù)的篩選與評(píng)價(jià)機(jī)制，結(jié)合車輛行駛過(guò)程中其他參數(shù)，基于馬爾可夫隨機(jī)過(guò)程相關(guān)理論，提出了單尺度多次預(yù)測(cè)和多尺度單次預(yù)測(cè)兩種工況預(yù)測(cè)方法，能夠在實(shí)時(shí)仿真過(guò)程中預(yù)測(cè)接下來(lái)的行駛工況；余曼等[13]對(duì)現(xiàn)實(shí)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與分布進(jìn)行了分析計(jì)算，基于層次分析法確定了不同層次的路網(wǎng)比例，設(shè)定了工況循環(huán)的行駛路線，依托小波分析和數(shù)據(jù)重構(gòu)法對(duì)得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理，采用模糊C均值聚類（Fuzzy C-means, FCM）分析的方式建立起了一系列的城市循環(huán)工況；吳迪等[14]通過(guò)將采集到的車速曲線分為相同長(zhǎng)度的車速單元，并得到每個(gè)車速單元下的速度-加速度數(shù)據(jù)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)加權(quán)分析，重組得到了在特定環(huán)境下的行駛工況。

上述研究表明，可以通過(guò)數(shù)據(jù)整理與理論計(jì)算的方式，匯總、生成并預(yù)測(cè)車輛在特定環(huán)境下的行駛工況。

2 車輛行駛工況與充放電參數(shù)映射方法

考慮到不同車輛的蓄電池包和動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)存在差異，很難以一個(gè)簡(jiǎn)單模型概括所有車輛在行駛過(guò)程中電池包充放電工況。因此，有必要建立一套從車輛行駛工況到車輛行駛環(huán)境下動(dòng)力電池系統(tǒng)充放電參數(shù)的映射方法，并通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆椒ㄓ?jì)算或?qū)嶋H測(cè)量蓄電池包的實(shí)際充放電參數(shù)。

目前常見的映射方法主要分為兩類，一類是以建模與仿真為主的理論計(jì)算與仿真方法，一類是以實(shí)車測(cè)量為主的實(shí)車試驗(yàn)方法。

2.1 理論計(jì)算與仿真方法

對(duì)于車輛而言，續(xù)航里程的影響因素包括滾動(dòng)阻力、空氣阻力、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)阻、整車質(zhì)量、行駛工況等；對(duì)于純電動(dòng)車輛而言，續(xù)航里程還與動(dòng)力系統(tǒng)、電池相關(guān)參數(shù)有關(guān)。在進(jìn)行理論計(jì)算與仿真時(shí)，需通過(guò)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等方式得到整車動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，并將上述參數(shù)導(dǎo)入仿真計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算。

目前，通過(guò)理論計(jì)算與仿真的方法建立起車輛行駛工況與充放電參數(shù)的映射方法已較為成熟。馬家明[15]從能源供給端、能源傳遞路徑、能源消耗端展開進(jìn)行計(jì)算與分解，給出了整車計(jì)算模型與所需的基本參數(shù)列表；李日業(yè)[16]通過(guò)分析不同構(gòu)型下的純電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)原理圖，給出了對(duì)應(yīng)參數(shù)下的純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式。

此外，也有部分學(xué)者通過(guò)軟件仿真的方式，建立起了車輛行駛工況與動(dòng)力電池系統(tǒng)充放電參數(shù)的對(duì)應(yīng)方法。適用于電動(dòng)汽車開發(fā)與參數(shù)確定的仿真軟件較多，且大部分軟件都是基于MATLAB/ Simulink二次開發(fā)的仿真軟件，模型較為完善，功能較多。其中常見的軟件有：ADVISOR、PSAT、CRUISE、EVISM等。

萬(wàn)昭元[17]采用ADVISOR軟件，建立了基于永磁同步電機(jī)的電動(dòng)汽車模型，并通過(guò)二次開發(fā)的方式建立起了特定工況下的車輛模型，得到了在特定工況下行駛時(shí)的相關(guān)參數(shù)；文亦驍[18]采用ADVISOR軟件，針對(duì)國(guó)際上的常用工況建立了相應(yīng)的車輛模型，得到了在對(duì)應(yīng)工況下行駛時(shí)的相關(guān)參數(shù)；張勇等[19]采用ADVISOR軟件，針對(duì)多種不同循環(huán)工況進(jìn)行了動(dòng)力性仿真分析，并得到了在對(duì)應(yīng)工況下行駛時(shí)的相關(guān)參數(shù)；樂(lè)智等[20]采用CRUISE軟件，針對(duì)純電動(dòng)汽車在制動(dòng)過(guò)程中的能量回收過(guò)程進(jìn)行了仿真，得到了在特定工況下車輛制動(dòng)過(guò)程中回收的總能量。

綜上，在完全獲取某一車型的整車相關(guān)參數(shù)和動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的情況下，可以通過(guò)理論計(jì)算與仿真的方法，建立起相關(guān)計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)車輛行駛工況與電池包充放電參數(shù)之間的映射關(guān)系。

2.2 實(shí)車試驗(yàn)方法

目前，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法建立起車輛行駛工況與車輛相關(guān)參數(shù)的方法也已較為成熟。

在現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法》（GB 18352.6－2016）[21]《輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法》（GB/T 19233－2020）[22]中均有相關(guān)內(nèi)容。在現(xiàn)行的測(cè)量汽車油耗、排放等測(cè)試中，多采用將車輛固定于地面測(cè)功機(jī)、轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)的方式，按照測(cè)試內(nèi)容要求的車速駕駛汽車，采集相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

對(duì)于純電動(dòng)汽車，也有部分學(xué)者通過(guò)實(shí)車試驗(yàn)的方式，建立起了車輛行駛工況與車載電池包充放電相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系。王龍等[23]通過(guò)自主搭建測(cè)試平臺(tái)的方式，利用樹莓派讀取電子控制單元相關(guān)數(shù)據(jù)，得到了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的，車輛行駛工況與動(dòng)力電池溫度、電壓的關(guān)系；任立向[24]通過(guò)動(dòng)壓變溫實(shí)驗(yàn)艙與熱電偶傳感器，得到了特定工況下電池表面溫度變化相關(guān)數(shù)據(jù)；李日業(yè)[16]通過(guò)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)，得到了車輛在特定工況下行駛時(shí)整體續(xù)航里程與實(shí)際消耗電量；夏順禮等[25]通過(guò)實(shí)車耐久性試驗(yàn)，得到了車輛在特定工況下長(zhǎng)期行駛時(shí)電池容量衰減數(shù)據(jù)；葉磊等[26]通過(guò)采集電機(jī)與動(dòng)力電池高壓線束上的電壓與電流，計(jì)算得到了車輛行駛過(guò)程中電機(jī)電壓、電池電壓變化情況，并計(jì)算得出了車輛行駛過(guò)程中制動(dòng)能量回收的總量。

因此，可以通過(guò)實(shí)車試驗(yàn)的方法，得到車輛在特定工況下行駛過(guò)程中，電池包充放電參數(shù)的變化情況。

3 動(dòng)力電池充放電循環(huán)工況調(diào)研

3.1 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工況

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求與實(shí)驗(yàn)方法》（GB/T 31484－2015）[27]中規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命與工況循環(huán)壽命測(cè)試方法。在該實(shí)驗(yàn)方法中，針對(duì)混合動(dòng)力汽車所使用的功率型蓄電池與純電動(dòng)汽車所使用的能量型蓄電池給出了不同的測(cè)試工況；針對(duì)乘用車與商用車的行駛環(huán)境、車速差異，也給出了不同的工況。

對(duì)于功率型蓄電池，循環(huán)測(cè)試由兩部分組成，一部分是主放電工況，在該工況下放電量略多于充電量；另一部分是主充電工況，在該工況下充電量略多于放電量。以混合動(dòng)力乘用車為例，其對(duì)應(yīng)的主放電工況與主充電工況如圖1和圖2所示。

對(duì)于能量型蓄電池，循環(huán)測(cè)試主要由主放電工況組成，在該工況下放電為主，但也存在著部分回充，主放電工況如圖3所示。

圖1 混合動(dòng)力乘用車功率型蓄電池主放電工況

圖2 混合動(dòng)力乘用車用功率型蓄電池主充電工況

圖3 純電動(dòng)乘用車用能量型蓄電池主放電工況

與功率型蓄電池不同，能量型蓄電池不存在主充電工況，而是以恒流恒壓充電的方式進(jìn)行充電即可。主要原因是能量型蓄電池與功率型蓄電池對(duì)應(yīng)的車輛構(gòu)型與動(dòng)力系統(tǒng)存在差異，能量型蓄電池多用于純電動(dòng)車輛，通過(guò)外接電源形式補(bǔ)能；功率型蓄電池多用于非插電式混合動(dòng)力車輛，在混合動(dòng)力車輛行駛的過(guò)程中，通過(guò)車內(nèi)發(fā)電機(jī)為蓄電池充電。

3.2 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)工況

國(guó)際電工委員會(huì)給出的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)IEC 62660- 1:2018[28]中規(guī)定了動(dòng)力電池單體工況循環(huán)壽命測(cè)試方法。在該測(cè)試方法中，針對(duì)混合動(dòng)力車輛與純電動(dòng)車輛提出了不同的測(cè)試方法；針對(duì)純電動(dòng)車輛不同的行駛環(huán)境，給出了不同的測(cè)試工況。

對(duì)于混合動(dòng)力車輛，循環(huán)測(cè)試由兩部分組成，一部分是“主放電工況”，在該工況下放電量略多于充電量；另一部分是“主充電工況”，在該工況下充電量略多于放電量。

對(duì)于純電動(dòng)車輛，循環(huán)測(cè)試主要由“動(dòng)態(tài)放電工況”組成，在該工況下放電為主，但也存在著部分回充。考慮到不同的行駛環(huán)境下電池實(shí)際輸出功率存在差異，在主測(cè)試工況之外額外設(shè)計(jì)了一組測(cè)試工況，用于模擬爬坡行駛的場(chǎng)景。

在該測(cè)試方法中，實(shí)際充放電參數(shù)通過(guò)輸出功率而非電流確定。這一點(diǎn)也更符合實(shí)際車輛上的表現(xiàn)，即在不同的電壓水平下都應(yīng)當(dāng)能夠提供穩(wěn)定的功率輸出。

ISO 12405-4:2018[29]中規(guī)定了動(dòng)力電池包或系統(tǒng)工況循環(huán)壽命測(cè)試方法。在該測(cè)試方法中，針對(duì)混合動(dòng)力車輛與純電動(dòng)車輛提出了不同的測(cè)試方法；針對(duì)純電動(dòng)車輛不同的行駛環(huán)境，給出了不同的測(cè)試工況。在該測(cè)試方法中，針對(duì)混合動(dòng)力車輛與純電動(dòng)車輛提出的測(cè)試方法與國(guó)際電工委員會(huì)提出的方法完全一致。

3.3 其他動(dòng)力電池工況

有部分學(xué)者在進(jìn)行電池充放電循環(huán)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，采用理論計(jì)算或?qū)嶒?yàn)的方式得到的工況。王芳等[30]結(jié)合電池制造商提供的行駛工況、Freedom Car測(cè)試方法與我國(guó)電池實(shí)際使用工況特征，針對(duì)特定的功率型電池給出了特定的測(cè)試循環(huán)規(guī)程；趙淑紅等[8]通過(guò)自行計(jì)算得出的工況，結(jié)合整車其他參數(shù)擬定了行駛過(guò)程中的功率輸入/輸出曲線；祝慶偉[31]在進(jìn)行工況實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，結(jié)合前期調(diào)研結(jié)果與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，調(diào)整了正常充放電循環(huán)工況的電池荷電狀態(tài)（State Of Charge, SOC）上下限；黃順[32]根據(jù)NEDC工況與實(shí)車采集到的數(shù)據(jù)，給出了基于功率標(biāo)定的鋰電池系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)試工況；塔拉[33]根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦城市運(yùn)行（Federal Urban Driving Schedule, FUDS）工況與中國(guó)典型城市公交循環(huán)工況，自行定義了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的電流工作工況。

4 分析與討論

目前，國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池循環(huán)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)規(guī)范動(dòng)力電池產(chǎn)品耐久性、引導(dǎo)動(dòng)力電池產(chǎn)品技術(shù)提升起到了積極作用。然而，目前我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求與實(shí)驗(yàn)方法》（GB/T 31484－2015）[27]中工況循環(huán)方法來(lái)自與新能源汽車實(shí)車工況有一定差異性，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果對(duì)于新能源汽車整車和動(dòng)力電池研發(fā)的參考性不強(qiáng)，有必要基于CLTC等車輛行駛工況進(jìn)行轉(zhuǎn)化和完善，支撐我國(guó)新能源汽車和動(dòng)力電池產(chǎn)品開發(fā)和測(cè)試。此外，動(dòng)力電池循環(huán)工況研究還應(yīng)充分考慮到不同動(dòng)力類型（純電動(dòng)/混合動(dòng)力）、不同動(dòng)力類型（純電動(dòng)/插電式混合動(dòng)力/非插電式混合動(dòng)力）、不同使用場(chǎng)景（乘用車/商用車）的適用性。

5 總結(jié)

本文總結(jié)了中國(guó)乘用車行駛工況、新歐洲駕駛循環(huán)等道路車輛行駛工況，梳理了理論計(jì)算和實(shí)車測(cè)試等車輛行駛工況到動(dòng)力電池充放電參數(shù)的映射方法以及《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求與實(shí)驗(yàn)方法》（GB/T 31484－2015）[27]、ISO 12405-4:2018[29]等動(dòng)力電池循環(huán)工況的主要技術(shù)內(nèi)容，并對(duì)后續(xù)動(dòng)力電池循環(huán)工況修訂提供了意見建議，將對(duì)相關(guān)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)化工作起到一定參考作用。

[1] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法:GB/T 31484－2015[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2015.

[2] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).中國(guó)汽車行駛工況第1部分:輕型汽車:GB/T 38146.1－2019[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2019.

[3] SAE.Recommended Practice for Measuring Fuel Con- sumption and Range of Fuel Cell and Hybrid Fuel Cell Vehicles Fueled by Compressed Gaseous Hydro- gen:SAE J2572－201410[S].Pennsylvania:SAE Inter- national, 2014.

[4] SAE.Recommended Practice for Measuring the Exh- aust Emissions and Fuel Economy of Hybrid-electric Vehicles,Including Plug-in Hybrid Vehicles:SAE J1711－202302[S].Pennsylvania: SAE International,2023.

[5] SAE.Battery Electric Vehicle Energy Consumption and Range Test Procedure: SAE J1634－202104[S]. Pennsylvania: SAE International, 2021.

[6] EEC.Emission Test Cycles for the Certification of Light Duty Vehicles in Europe:EEC Directive 90/C81/ 01[S].Geneva: European Union,1999.

[7] ECE/TRANS/WP.29.Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedures (WLTP):UN GTR 15[S].Gen- eva:UN,2014.

[8] 趙淑紅,吳鋒,王子冬.磷酸鐵鋰動(dòng)力電池工況循環(huán)性能研究[J].電子元件與材料,2009,28(11):43-47.

[9] 鎖國(guó)濤.武漢市公交車行駛工況及發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)工況的研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2006.

[10] 方華,顧力強(qiáng).基于城市循環(huán)工況的混合動(dòng)力客車經(jīng)濟(jì)性仿真及試驗(yàn)研究[J].傳動(dòng)技術(shù),2010,24(2):16-19, 41.

[11] 曹建華,高大威,宣智淵,等.車用錳酸鋰電池使用壽命的試驗(yàn)研究[J].汽車工程,2012,34(8):739-744.

[12] 潘登.混合動(dòng)力汽車城市循環(huán)工況構(gòu)建及運(yùn)行工況多尺度預(yù)測(cè)[D].北京:北京理工大學(xué),2015.

[13] 余曼,趙軒,魏朗,等.基于FCM聚類算法的電動(dòng)車城市循環(huán)工況構(gòu)建[J].公路交通科技,2018,35(10):140- 149,158.

[14] 吳迪,鄧柯軍,黎昶,等.車用鋰離子電池工況循環(huán)壽命試驗(yàn)研究[J].低碳世界,2022,12(11):181-183.

[15] 馬家明.基于新歐洲行駛循環(huán)工況的某純電動(dòng)車型續(xù)駛里程仿真優(yōu)化[J].汽車與新動(dòng)力,2020,3(2):78-81.

[16] 李日業(yè).基于NEDC循環(huán)工況純電動(dòng)車能量回收的應(yīng)用研究[J].汽車實(shí)用技術(shù),2021,46(24):1-4.

[17] 萬(wàn)昭元.特定循環(huán)工況下的混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2015.

[18] 文亦驍.基于ADVISOR的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)匹配仿真研究[D].成都:西華大學(xué),2016.

[19] 張勇,劉偉.不同循環(huán)工況下電動(dòng)汽車的動(dòng)力性仿真分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程,2018,47(7):16-20.

[20] 樂(lè)智,周榮,徐梟.基于循環(huán)工況的純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)匹配研究[J].北京汽車,2011(2):27-29.

[21] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法:GB 18352.6－2016[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.

[22] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法:GB/T 19233－2020[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2019.

[23] 王龍,孫瑾哲,王鑫,等.基于循環(huán)工況的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池性能模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J].汽車工程學(xué)報(bào), 2018,8(4):268-274.

[24] 任立向.循環(huán)工況對(duì)鋰電池在不同壓力下熱失控特性的影響研究[D].廣漢:中國(guó)民用航空飛行學(xué)院, 2020.

[25] 夏順禮,秦李偉,趙久志,等.EV用三元?jiǎng)恿﹄姵厥褂脡勖A(yù)測(cè)方法研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,39(8):1013-1016,1137.

[26] 葉磊,游國(guó)平.基于多種循環(huán)工況的混合動(dòng)力客車制動(dòng)能量回收對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)率的研究[J].客車技術(shù)與研究,2011,33(2):13-15,25.

[27] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求與實(shí)驗(yàn)方法:GB/T 31484－2015[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2015.

[28] IEC.Secondary Lithium-ion Cells for the Propulsion of Electric Road Vehicles-part 1:Performance Testing: IEC 62660－1:2018[S]. Geneva: IEC,2018.

[29] ISO.Electrically Propelled Road Vehicles–test Specifi- cation for Lithium-ion Traction Battery Packs and Systems-part 3:Performance Testing:ISO 12405－4: 2018[S].Geneva:ISO,2018.

[30] 王芳,樊彬,劉仕強(qiáng),等.車用動(dòng)力電池循環(huán)壽命衰減的測(cè)試與擬合[J].汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào),2012,3(1): 71-76.

[31] 祝慶偉.SOC循環(huán)區(qū)間對(duì)鋰離子電池老化性能的影響研究[D].杭州:浙江大學(xué),2023.

[32] 黃順.基于行駛工況的鋰電池系統(tǒng)循環(huán)壽命預(yù)測(cè)研究[D].長(zhǎng)沙:湖南大學(xué),2018.

[33] 塔拉.電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池模型仿真及壽命特性研究[D].北京:清華大學(xué),2011.

Research and Prospect on the Cycle Life Test Profiles of Traction Batteries for Vehicles

HAO Weijian1, ZHENG Tianlei*1, ZHI Yunfeng2, LIU Shaohui1, MA Tianyi1, NIU Pingjian1

( 1.China Automotive Technology & Research Center Company Limited, Tianjin 300300, China;2.School of Vehicle and Mobility, Tsinghua University, Beijing 100084, China )

Cycle life is the core technical parameter of traction batteries, and cycle testing profiles are the core content of traction battery cycle life test. In order to further improve the cycle testing profiles of traction batteries, this work firstly analyzes domestic and overseas standards such as China light-duty vehicle test cycle for passenger car (CLTC-P) and new European driving cycle (NEDC), as well as academic vehicle driving profiles. Two methods for converting vehicle driving profiles from theoretical calculation or actual vehicle testing to traction battery conditions are introduced. The domestic and overseas cycle profiles of traction batteries are also shown. Finally, the direction of improving the cycling profiles of traction batteries is pointed out. This paper will provide reference for improving the cycling profiles of traction batteries in the future.

Traction battery; Cycle life; Test profiles

TM912.8

A

1671-7988(2023)18-188-06

郝維?。?992－），男，博士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)閯?dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)化，E-mail:haoweijian@catarc.ac.cn。

鄭天雷（1983－），男，碩士，正高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樾履茉雌嚭推嚬?jié)能標(biāo)準(zhǔn)化，E-mail:zhengtian lei@catarc.ac.cn。

中汽中心科技重大專項(xiàng)（ZX23240001）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.018.037