电动汽车动力电池循环寿命测试
电动汽车动力电池循环寿命测试
在快节奏的电动汽车 (EV) 世界中,一个越来越受关注的术语是“电池循环寿命”。但它是什么意思,为什么它如此重要?作为 EV 技术的支柱,电池的性能和耐用性对车辆的成功至关重要。本文深入探讨了 EV 动力电池循环寿命的复杂性,揭示了其重要性、测试方法、挑战和未来前景。
电动汽车动力电池循环寿命
首先,让我们了解一下什么是循环寿命。简单来说,电池的循环寿命是指电池容量低于其原始值的指定百分比之前可以经历的完整充电和放电循环次数。可以将其视为电动汽车电池的使用寿命。每次给电动汽车充电,然后驾驶它直到需要再次充电,这就是一个循环。
但为什么这很重要?因为循环寿命直接影响电动汽车电池在需要更换之前可以使用多长时间。鉴于电池是电动汽车最昂贵的部件之一,更长的循环寿命意味着更多的性价比。因此,制造商和消费者都非常关注这一点也就不足为奇了。
了解电池退化
现在我们已经了解了什么是循环寿命,让我们深入研究一下是什么原因导致电池随着时间的推移而退化。就像你的智能手机电池在几年后似乎会失去活力一样,电动汽车电池也无法免受日常使用的磨损。
电池性能下降的主要原因是电池的工作条件。高温、频繁快速充电、深度放电,甚至电池的老化都会导致电池性能逐渐下降。随着时间的推移,这些因素会导致电池保持电量的能力下降,从而缩短其循环寿命。
简单来说,每次将电池的使用寿命推到极限时(无论是在酷热中长距离驾驶还是不断使用快速充电器),电池的使用寿命都会缩短一些。这就是为什么了解如何优化电池使用是延长电池使用寿命的关键。
电池循环寿命测试
电池循环寿命是衡量电池性能的重要参数。电池循环寿命的定义是:在一定的充放电制度下,电池在容量下降到某一规定值之前所能承受的循环次数。影响电池循环寿命的因素包括电极材料、电解液、隔膜、制造工艺、充放电制度、环境温度等。进行循环寿命试验时,必须严格控制试验条件。
标准循环寿命:标准循环寿命是指试验样品按规定的方法进行标准循环寿命试验,循环次数达90次时,放电容量不应低于初始容量的500%,或循环次数达80次时,放电容量不应低于初始容量的1000%。
工作循环寿命:运行循环寿命随电动汽车的类型而变化。
电动汽车动力电池充电方法
常温下,按公司指定的充电方式充电,若公司未提供充电方式,则按以下方式充电:
对于锂离子电池,以1l₁(A)的恒定电流充电至本公司规定的充电终止电压,然后转为恒压充电,当充电终止电流降至0.05l₁(A)时停止充电。充电结束后,静置1小时。
对于镍氢电池,先以1l₁(A)恒定电流充电1小时,再以0.2l₁(A)充电1小时,充电后静置1小时。
注:测试方法可参见GB / T 31485-2015-电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法。
电动汽车动力电池容量及能量测试方法
- 以11(A)电流放电至企业规定的放电终止条件。
- 留置时间不少于30分钟或企业规定的保质时间。
- 按照充电方式进行充电。
- 留置时间不少于30分钟或企业规定的保质时间。
- 以1l₁(A)电流放电至企业规定的放电终止条件。
- 计算步骤⑤的放电容量(单位为Ah)和放电能量(单位为Wh)。
动力电池标准循环寿命试验方法
- 以1l₁(A)电流放电至企业规定的放电终止电压。
- 离开时间不少于30分钟或在企业规定条件下离开。
- 按照规定的充电方法对电池进行充电。
- 离开时间不少于30分钟或在企业规定条件下离开。
- 以1l₁(A)电流放电至企业规定的放电终止条件,记录放电量。
- 按照②~⑤连续循环500次,若放电容量高于初始容量的90%则终止试验;若放电容量低于初始容量的90%则继续循环500次。
- 测量常温下放电容量、放电能量。
材料 | 缩写 | 理论比容量 | 实际比容量 | 放电电压 | 骑行性能 | 第一次不可逆转的损失 | 安全 | 高温性能 | 低温性能 | 过渡金属 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
钴酸锂 | LCO | 274毫安/克 | 150毫安/克 | 2.7〜4.3V | 更好 | 5% | 更坏 | 好 | 更好 | 不好 |
锰酸锂 | LMO | 148毫安/克 | 110毫安/克 | 2.7〜4.3V | 一般 | 5% | 好 | 一般 | 一般 | 丰富 |
锂镍钴锰 | NCM | 278毫安/克 | 160毫安/克 | 2.7〜4.3V | 更好 | 10% | 更好 | 更好 | 更好 | 不好 |
锂镍钴铝氧化物 | NCA | 274毫安/克 | 180毫安/克 | 2.5〜4.3V | 更好 | 10% | 一般 | 一般 | 更好 | 一般 |
磷酸铁锂 | LFP | 170毫安/克 | 120毫安/克 | 2.5〜3.8V | 好 | 15% | 良好 | 好 | 更穷 | 非常丰富 |
纯电动乘用车用能量型电池循环试验
由两部分组成,充电部分按照充电方式进行,放电部分按下表主要放电条件进行。纯电动乘用车用能量型电池大循环SOC波动示意图如下图所示。
时间增量/s | 累计时间/秒 | 电流/A | SOC变化率 |
---|---|---|---|
5 | 5 | 3I₁ | -0.417 |
3 | 8 | -I₁ | -0.333 |
6 | 14 | -⅓我₁ | -0.278 |
40 | 54 | ⅓我₁ | -0.648 |
30 | 84 | ½我₁ | -1.065 |
10 | 94 | 我₁ | -1.343 |
- 按充电方式充电
- 离开30分钟
- 运行主放电工况直至20%SOC或企业规定的最小SOC值,或企业规定的放电终止工况
- 离开30分钟
- 重复步骤①~④,共循环xh次(x约为20,循环次数为图1中大循环的整数倍)
- 离开2小时
- 重复步骤①~⑦共6次
- 按容量、能量测试方法测试容量、能量
- 计算电池总放电能量与初始能量的比值
- 重复步骤①~⑨直到电池总放电能量与初始能量的比值达到500
纯电动商用车储能电池循环测试
由两部分组成,充电部分按照充电方式进行,放电部分按下表主要放电情况进行。纯电动商用车能量型电池大循环SOC波动示意图如下图所示。
时间增量/s | 累计时间/秒 | 电流/A | SOC变化率 |
---|---|---|---|
23 | 23 | 我₁ | -0.639 |
8 | 31 | ⅓我₁ | -0.713 |
23 | 54 | -⅓我₁ | -0.500 |
26 | 80 | 0.1I₁ | -0.572 |
- 按充电方式充电
- 离开30分钟
- 运行主放电工况直至20%SOC或企业规定的最小SOC值,或企业规定的放电终止工况
- 离开30分钟
- 重复步骤①~④,共循环xh次(x约为20,循环次数为图1中大循环的整数倍)
- 离开2小时
- 重复步骤①~⑦共6次
- 按容量、能量测试方法测试容量、能量
- 计算电池总放电能量与初始能量的比值
- 重复步骤①~⑨直到电池总放电能量与初始能量的比值达到500
测试的作用
随着电池技术的不断发展,测试电池的方法也将随之改进。随着预测模型和深度学习的进步,测试有望变得更快、更准确、更具成本效益,从而有助于加速新电池技术的开发。
结语
总之,电动汽车电池的循环寿命是一个关键因素,影响从车辆性能到拥有成本等各个方面。虽然测试和提高循环寿命存在挑战,但技术进步有助于克服这些障碍。随着不断的研究和开发,电动汽车电池的未来前景光明,更长寿命、更可持续、性能更好的电池即将问世。