车用锂离子动力电池系统的循环寿命试验与拟合

发布时间：2019-08-09 10:46

【摘要】：以某款混合动力汽车用锂离子动力电池系统为研究对象,在25±2℃的温度下以1C的恒定电流进行了循环充放电试验,得到了车用锂离子动力电池系统充/放电容量与循环次数的关系曲线,并提出了基于遗传算法的车用锂离子动力电池系统的循环寿命拟合方法,使用该方法得到该动力电池系统的容量保持率与充放电循环次数之间的函数关系,根据拟合函数求得的数值与实际试验数据之间的残差平方和仅为1.528 2,表明该方法具有很好的拟合效果。
【图文】：

寿命试验台,锂离子动力电池,系统循环

试验设备包括迪卡龙BTS-600电池测试系统和HTH1920-40A高低温湿热试验箱。迪卡龙BTS-600电池测试系统适用于绝大多数动力电池系统的性能测试和数据分析，该测试系统可以根据试验要求和目的为试验对象加载不同的测试工况，测试中可以模拟实车工况和实车环境，试验结果更接近实际使用环境；HTH1920-40A高低温湿热试验箱能够适应温度范围为-40~150℃、湿度范围为25%RH~98%RH的测试要求，其最大承载质量达250kg，可以满足绝大多数电池系统测试要求。表1试验用电池系统主要参数图1锂离子动力电池系统循环寿命试验台结构示意2.2试验方法依据汽车行业标准《QC/T743—2006电动汽车用锂离子蓄电池》并参考美国《USABC电池试验手册》进行循环寿命试验。试验在25±2℃的环境温度下进行，采用1C恒流进行循环充放电试验，试验共进行了2520次循环，每进行360次循环后测量电池组的充放电容量。单个充/放电循环过程为：采用1C恒流将电池系统放电至BMS自动保护，静置10min；然后采用1C恒流将电池系统充电至BMS自动保护，静置10min，完成后重复以上步骤。充放电容量的测量方法为：首先采用1C恒流将动力电池系统充电至厂商规定的充电截止条件（BMS自动保护），静置30min后采用1C恒流将电池组放电至BMS自动保护，记录放电容量值；再静置30min后使用1C恒流充电至BMS自动保护，记录充电容量值，最后再静置30min。充放电容量试验需要进行3次，以准确得到动力电池系统的充/放电剩余容量数值，试验结果如表2所示。2.3试验结果分析对锂离子动力电池系统循环寿命试验得到的数据进行简单的处理，如表3所示，其中库伦效率等于放电容量与充电容量的百分比，放电容量保持率等于平均放电容量与标称容量（6.5Ah）的百分比。根据平均充放电容量的数?

关系曲线,锂离子动力电池,充放电容量,循环次数

?0min后采用1C恒流将电池组放电至BMS自动保护，记录放电容量值；再静置30min后使用1C恒流充电至BMS自动保护，，记录充电容量值，最后再静置30min。充放电容量试验需要进行3次，以准确得到动力电池系统的充/放电剩余容量数值，试验结果如表2所示。2.3试验结果分析对锂离子动力电池系统循环寿命试验得到的数据进行简单的处理，如表3所示，其中库伦效率等于放电容量与充电容量的百分比，放电容量保持率等于平均放电容量与标称容量（6.5Ah）的百分比。根据平均充放电容量的数据绘制充放电容量与循环次数的关系曲线，如图2所示。由图2可看出，随着循环充放电次数的增加，以及电池内部的不可逆反应和不一致性扩大等，锂离子动力电池系统的充/放电容量不断减小，在第2520次充放电循环后，电池系统的放电容量衰减了13.7%。试验过程中电池组的库伦效率在97.5%上下波动，最大差值不足0.6%，通过图2中充电曲线与放电曲线之间的距离保持稳定也反映出电池组的库伦效率基本不变。表2车用锂离子动力电池系统循环寿命试验结果Ah表3锂离子动力电池系统循环充放电试验数据处理图2锂离子动力电池系统充放电容量与循环次数关系曲线锂离子动力电池组的容量保持率与循环次数的关系曲线如图3所示，在第2520次循环试验后电池组容量保持率为89.38%。如果以动力电池系统的剩余可标称容量/Ah标称电压/V工作电压范围/V组合方式单体材料6.5288207~34290个单体串联LiFePO4直流供电电源电池系统电池模拟器低压线高压线CAN线CAN线USB线低压线CANcaseXL计算机直流稳压充电机循环次数136072010801440180021602520第1次放电容量6.6911916.3278036.1851056.0675455.9702645.88766
【作者单位】：华南理工大学;广州汽车集团股份有限公司;
【基金】：2015年广东省科技计划项目“公益研究与能力建设专项”(2015A080803001)
【分类号】：TM912;U469.7

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