由于动力电池的使用寿命与电动车辆的动态功率需求紧密相关，因此为兼顾动力电池的寿命和电动车辆的性能需求，亟须开展针对动力电池测试使用的动态行驶工况的研究。
本文首先分析纯电动公交车各行驶段的特性表征因素，提取典型时段的功率分布，在符合实际行驶特征的基础上，利用主成分分析方法评价所选典型时段的功率持续时间、电流变化率等特征量与实际工况的相关性，然后在不同工况条件下对锰酸锂电池进行循环寿命测试。
我们选取北京奥运会纯电动公交车运行线路作为的研究样本，通过动汽车运行记录装置，以2Hz的频率采集电池、电机控制器和整车控制器的主要运行数据，建立了适用于纯电动公交车的车辆行驶工况，为评价动力电池的动态性能和循环寿命提供依据。
速度与功率的特征
车速是反映道路和交通状况的重要特征量，常用怠速、加速、匀速和减速作为车辆典型运行时段。理论上，在车辆阻力系数、传动系效率和电机效率等参数已知的情况下，根据速度能够得到动力电池和电机的功率量。为了得到准确的功率与时间的动态特征，可直接采集动力电池的总电压、总电流以及电机的输出转矩和转速。
选取的动力电池测试工况是否能代表电池运行的实际情况，主要判断依据是电池测试工况的功率分布；其次所选行驶时段的速度分布对电池的充放电深度也有一定的影响。图1为采集的全部运行数据的功率分布和速度分布。
公交车为了满足站与站之间相对稳定的乘客数量和乘客等待时间，车队规定车速不超过50km/h，一方面使电池的峰值放电和回馈功率在一定程度上降低，另一方面使电池的充放电持续时间不同，进而充放电深度能够有所降低。
行驶时段特征量的选取
动力电池寿命测试用行驶时段特征量的选取主要从以下两方面考虑：依据传统行驶工况提取方法将采集到的运行数据分成若干个运行时段，选取怠速、加速、匀速和减速时段的平均功率、功率段的持续时间、功率分布的标准差以及描述瞬时功率的最大和最小电流等。
依据影响和能够反映电池动态特性的特征值，选取平均放电功率、平均回馈功率、消耗电量、放电电流最大变化率、回馈电流最大变化率和放电与回馈电流的平均变化率等。
综合车辆和动力电池性能测试
两方面因素。根据车辆运行状态和相应的充放电电流值将动力电池测试工况划分为1/3C充电、电池静置或开启空调的低电流放电、1/3C放电、2/3C放电和1C放电共5个测试区间。
另外，充放电电流的持续时间和标准差反映了行驶时段的拥堵或畅通等交通状况，电流极值和电流变化率体现了测试工况对动力电池性能的需求。每个特征量的值域须根据车辆的实际运行情况来确定，包括车辆运行的环境温度和电池组的老化状态。
动力电池工况测试
利用恒流恒压充放电循环(constant current & constant voltage，CCCV)、标准动态应力测试(dynamic stress test，DST)工况和北京纯电动公交车简化DST工况(BJDST)对360A·h锰酸锂电池进行循环测试。
其中标准DST工况持续时间360s，最大测试电流设为300A，每个DST测试序列累积电池容量约3.75A·h；BJDST工况持续时间900s，最大测试电流也设为300A，每个BJDST测试序列累积容量约为24.12A·h。由于奥运会纯电动公交车运行3年后的平均放电深度约50％，工况测试制度是先采用DST和BJDST由满电放至SOC为50％处，再以1/3C恒流恒压充满，截止电流设为1/10C，另外每循环充放50次进行标准容量测试。
BJDST的工况强度较高，DST的工况强度较低(由于是1996年根据当时电池水平提出)，而1/2C倍率CCCV的测试强度居中。对3种测试方法的容量衰退影响因素进行对比，可发现极化电压深度与累积充放电总容量直接影响动力电池的寿命。
北京交通大学电气工程学院 时玮 姜久春 等|文
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