用于说明电动汽车电池劣化的两项标准

热度:Loading...   日期:17-03-28, 08:38 AM   来源:陆地方舟集团   

用于说明电动汽车电池劣化的两项标准


经过很长一段时间的试验、分析,小编认为,将“容量衰减”与“直流内阻谱”作为评判电动汽车电池劣化程度的典型指标是合适的。

(1)容量的衰减(Capacity Loss)
对于狭义SoH的概念,“电池的当前容量”是一个应用较广的,被公认为最能体现动力电池劣化的外特性的评价指标。IEEE 1188 - 2005标准和USABC也共同建议以“电池的容量”作为衡量动力电池劣化程度的参数。为了使容量的衰减指标具有较强的可比性,我们在这里对容量的衰减进行如下的定义:

 

电动汽车电池

 

其中,Ct为电池在某个时刻f容量,Crated为电池出厂时的额定容量,以百分号作为最终的单位将使得这一指标更为直观,更具有可比性。在实际操作中,以上的定义要注意两个问题:


第一,作为电动汽车电池当前的最大容量,Ct和温度有一定的相关性,不妨定义这一容量就是电池在20℃下的最大荷电容量。

 

第二,对于新电池而言,常常会出现Ct>Crated的情况,这样算出来的Closs将会是一个负数。这是允许的,因为我们认为,Closs的数值越大,电池的劣化程度越高,如果Closs出现负数,就表明该电池的劣化程度不高。

 

第三,为了Closs不出现负值,也可以把式子(3-4)的分母设为该电动汽车电池最初的容量Cinitial。然而,这样的定义在大功率电池组中的可操作性相对较差,因为对于同一厂家、同一型号的电池来说,各个电池的Crated是一致的,而Cinitial是不一致的,如果把式(3 -4)的分母设为Cinitial,那么就意味着要对每个电池在使用之前都进行一次容量测定,而且这样一来,会削弱两个电池之间的Closs的可比性o(因为这样的话,两个电池的Closs的分母是不一致的。)

 

(2)直流内阻谱
电动汽车电池在带负载工作和不带负载工作这两种不同的状态下,其正负极两端的电压是有差别的,表现出了内阻的特性。电池内阻的成因与数值的确定比较复杂,如果不规定好一定的条件,则难以得到一个确定的数值。电池的内阻值主要与温度、电池的荷电状态( SoC)以及电池的劣化程度相关。大量研究表明,如果在前两个条件不变的情况下,用恒定的电流对电池进行放电,则得到的电池内阻能反映电池的劣化程度。

 

图3 -3所示为某电池在特定的温度、特定的劣化程度下,电池的充、放电内阻与SoC之间关系的曲线。在实际操作中,如果规定放电电流方向为正方向,则内阻的数值可以通过下式进行定义:

 

电动汽车电池

 

其中,I为电池的工作电流,EB为电池的平衡电势,它是SoC的函数,UL为电池带上负载工作时正负极两端量得的工作电压。以往利用电池内阻来定义劣化程度的方法,如前面提到的式(3-3),往往希望用一个数值来反映SoH。然而,从上面的定义可见,内阻r与SoC有关,因此在
评价电池劣化的时候,往往不是采取“一个内阻值”,而是“内阻谱的曲线”。

 

电动汽车电池

 

下图是某个电池在特定温度下,进行深度循环测试,每隔50个循环对电池放电内阻谱进行一次评测的结果。从图中可见,随着电池循环次数的增加,电池的内阻谱呈现出单调增加的趋势。

 

电动汽车电池

 

至于如何获得直流内阻谱,可以通过严格制定测试步骤来对电池进行测试、分析。测试过程中有许多细节,例如:如何定义充满,如何定义放空,充、放电电流取多大的倍率等,都需要进行定义。在笔者的上一本书的第四章,曾对这些细节问题与测试步骤进行了详细的分析,此处不再赘述。

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