标准脉冲功率密度测试采用受控的SOC测试点、短时大电流脉冲和精确的电压测量，以确定电池的峰值放电和充电能力。典型流程是先使用CC-CV控制将锂离子电池充满，在受控温度下静置，然后在从90%降至40%的SOC水平进行测试。在每个SOC水平，测试设备施加10秒放电脉冲、充电脉冲和受控放电步骤，同时以较高的采样速率记录电流和端电压。
该测试在可重复的SOC和温度条件下确定最大脉冲功率和直流内阻。随后，必须根据电池质量或体积对测得的峰值功率进行归一化，以报告功率密度；而电压和电流限制则用于确定允许的工作范围。
测试测量的内容
峰值放电功率和充电功率
在每个脉冲期间，电池的瞬时电功率计算如下：
[ P(t) = U(t) \times I(t) ]
其中，(U(t))为闭路端电压，(I(t))为脉冲电流。
所引用的流程使用脉冲开始后0.1秒测得的电压和电流来评估峰值功率。该早期测量能够捕捉高功率工作状态，同时减少较慢的热效应和电化学效应的影响。
直流内阻
脉冲响应还可用于估算直流内阻：
[ R_{\mathrm{DC}} = \frac{\Delta U}{\Delta I} ]
在给定电流变化下，电压降越大，表明内阻越高、功率能力越低。
内阻值取决于测量时间间隔。在脉冲开始后立即计算的内阻，与数秒后计算的内阻会有所不同，因此测试报告必须说明计时约定。
功率密度
将测得的峰值功率除以选定的物理基准，即可换算成功率密度：
[ \rho_P = \frac{P_{\mathrm{max}}}{m} ]
该公式用于计算以W/kg为单位的质量功率密度，或：
[ \rho_P = \frac{P_{\mathrm{max}}}{V_{\mathrm{battery}}} ]
该公式用于计算以W/L为单位的体积功率密度。
报告应说明计算采用的是电芯、模组还是完整电池包的质量和体积。
如何准备电池
控制测试环境
在受控环境温度下进行测试；对于主要参考资料所述的流程，通常为20 ± 2 °C。
必须测量并记录温度，因为锂离子电池的内阻和功率能力会随温度发生显著变化。测试开始前，应使电池达到热稳定状态。
将电池充满
首先按照制造商规定的限制条件，使用完整的恒流/恒压（CC-CV）充电流程。
充电应持续到达到规定的电流终止条件。适用的电压、电流和终止值必须来自电池制造商或适用的测试标准。
进行初始静置
充电完成后，让电池静置一小时。
该静置时间可以使电压得到松弛，并在第一个脉冲序列开始前建立可重复的初始状态。
如何执行SOC序列
选择目标SOC水平
主要流程在多个SOC水平下评估电池，范围大致从90% SOC降至40% SOC。
应在测试前定义确切的SOC间隔。SOC必须采用一致的方法计算，通常基于经过校准的库仑计数，并对电池的可用容量进行适当修正。
施加放电脉冲
在每个目标SOC下，以高倍率恒流放电方式施加10秒的脉冲。
主要参考资料给出的代表性放电倍率为6C。实际电流应根据测试规范、电池限制条件和测试设备的能力进行选择。
记录以下数据：
- 脉冲电流
- 端电压
- 时间
- 电池温度
- SOC
- 任何保护或故障响应
如果电池达到规定的最低电压、电流、温度或安全限制，必须停止脉冲。
放电后静置
放电脉冲结束后，让电池静置40秒。
该时间间隔提供了规定的恢复时间，有助于在充电脉冲之前，将即时脉冲响应与后续松弛行为区分开来。
施加充电脉冲
施加10秒的恒流充电脉冲。主要参考资料给出的代表性充电倍率为3C。
充电脉冲必须保持在制造商规定的最大电压、电流和温度限制范围内。应明确记录充电极性，因为某些测试标准采用的符号约定中，放电电流和充电电流具有相反的符号。
以阶跃电流放电
充电脉冲结束后，以1C放电330秒。
该受控放电步骤将电池电量推向下一个SOC测试点。应根据记录的电流-时间数据验证实际SOC变化，而不能仅根据额定C倍率计算结果进行假设。
下一个SOC测试点前静置
330秒放电结束后，让电池静置一小时，然后开始下一个SOC步骤。
重复脉冲序列，直到完成所有规定SOC水平的测试。
如何确定最大脉冲功率
使用电压限制作为约束条件
只有当产生的端电压保持在允许的工作限制范围内时，脉冲电流才有效。
对于放电，最大允许电流受最低放电电压（U_{\min}）限制。对于充电，最大允许电流受最高充电电压（U_{\max}）限制。
简化计算如下：
[ P_{\max}^{\mathrm{dis}} = U_{\min} \times I_{\max}^{\mathrm{dis}} ]
[ P_{\max}^{\mathrm{chr}} = U_{\max} \times I_{\max}^{\mathrm{chr}} ]
这些数值表示在规定测试条件下允许的最大脉冲放电功率和充电功率。
必要时使用递增脉冲电流
某些流程，包括补充参考资料中描述的JEVS D713-2003方法，会施加一系列10秒脉冲，并逐步增加C倍率。
典型序列可能包括零电流静置，以及以递增的充电和放电幅值施加的脉冲，例如1C、2C和3C。将每个脉冲结束时测得的端电压与电流作图，即可得到电压-电流关系。
随后，通过对该关系进行延伸或拟合，并结合规定的电压限制，确定允许的电流。
在规定时间点进行测量
对于主要流程，使用脉冲开始后0.1秒的闭路电压和电流计算报告中的峰值功率。
对于JEVS风格的分析，应使用规定的10秒脉冲结束时的电压。这两种测量约定不同，在比较结果时不应混用。
所需测试设备和数据
使用可编程电池测试设备
测试需要具备以下功能的可编程电池测试系统：
- CC-CV充电
- 大电流脉冲放电
- 大电流脉冲充电
- 精确计时的静置时间
- 基于SOC的序列控制
- 快速电压和电流采样
- 温度监测
- 安全限制自动关机
系统的额定最大电压、电流、功率和储存能量必须满足电池要求。
确保采样速度足够快
初始电压响应发生得很快，因此数据记录速度过慢可能会错过相关的电压降。
应记录采样率、滤波、同步方式、传感器带宽和测量延迟。在计算功率或内阻时，电流和电压通道必须保持时间对齐。
监测完整电池
对于车用电池，测试对象可能是电芯、模组或完整电池包。在模组和电池包层级，流程还必须考虑：
- 电池管理系统的干预
- 接触器行为
- 电芯不一致性
- 冷却系统运行
- 电池包电流限制
- 绝缘监测
- 过压和欠压保护
电池包级结果不一定能够根据单个电芯结果预测，因为最弱的电芯或模组可能决定可用的脉冲限制。
了解其中的权衡
峰值功率不等于连续功率
10秒脉冲额定值描述的是短时性能，并不能说明电池在不发生过热或超过热限制的情况下能够持续提供的功率。
连续功率能力需要通过具有适当热稳定时间和持续时长的单独测试来确定。
更高的C倍率会增加应力
高倍率脉冲会产生更大的电压跌落、发热量和电化学应力。
重复测试可能会改变电池状态，尤其是在电池承受高充电倍率，或接近电压和温度限制运行时。因此，需要记录测试顺序、循环次数和预处理过程。
仅凭SOC无法定义性能
相同的SOC可能因温度、老化程度、此前的电流历史、静置时间和容量测量方法不同而产生不同结果。
只有在这些条件得到控制或明确报告时，比较才具有意义。
功率密度取决于测量边界
除非质量边界相同，否则不应直接比较电芯级W/kg值和电池包级W/kg值。
报告应说明是否包含非活性封装、冷却硬件、母排、电子设备和外壳的质量。
不同标准采用不同约定
主要流程采用规定的放电-充电-放电序列，并在指定的脉冲早期时间评估功率。JEVS风格的测试可能采用多个递增脉冲，并使用每个10秒脉冲结束时测得的电压。
这些方法可能产生不同的功率和内阻值，因此必须始终说明适用的标准和计算时间。
根据目标作出正确选择
应采用与需要支持的性能声明相匹配的测试方法。
- 如果主要关注车辆加速或再生制动：在相关SOC和温度条件下测试放电脉冲和充电脉冲，并使用车用电池实际的电压和电流限制。
- 如果主要关注电芯或模组之间的比较：确保所有样品的温度、SOC定义、脉冲时间、静置时间和质量边界完全一致。
- 如果主要关注直流内阻：在明确规定的时间点记录同步的电压和电流，并报告计算时间间隔。
- 如果主要关注正式标准比较：完整遵循一个标准流程，不要将其计时方式、脉冲序列或电压限制规则与另一种方法混合使用。
- 如果主要关注功率密度：报告峰值功率，并同时说明用于归一化的确切质量或体积基准。
可靠的脉冲功率密度结果不仅取决于电池的原始峰值功率，也取决于测试条件和计算约定。
汇总表：
| 步骤 | 描述 | 关键参数 |
|---|---|---|
| 1. 环境 | 将温度控制在20 ± 2°C | 温度、稳定时间 |
| 2. 充电 | 完整的CC-CV充电 | 电压、电流、终止条件 |
| 3. 静置 | 静置1小时 | 静置时间 |
| 4. SOC序列 | 在从90%降至40%的SOC水平进行测试 | SOC测试点、间隔 |
| 5. 放电脉冲 | 以6C放电10秒（代表性条件） | 电流、电压、时间、温度 |
| 6. 静置 | 放电后静置40秒 | 静置时间 |
| 7. 充电脉冲 | 以3C充电10秒（代表性条件） | 电流、电压、时间、温度 |
| 8. 放电步骤 | 以1C放电330秒 | 电流、时间 |
| 9. 静置 | 下一个SOC测试前静置1小时 | 静置时间 |
| 10. 数据分析 | 在0.1秒时计算峰值功率和内阻 | 电压、电流、时间、内阻 |
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