鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年10月25日
簡單談談電池壽命預測模型
從網上的一張不同車型里程與容量衰減圖表說起,圖表收集了BMW i3,2013Leaf,Ford Focus, Kia Soul EV等車型的實際路跑數據,通過曲線擬合給出了不同車型里程容量衰減趨勢,從圖上看,最差的續駛里程在3萬公里左右,容量就衰減到80%。由于數據量較少、而且統計口徑是否一致也無法考證,此處不作深究。
在車輛獲取實跑數據前,我們如何對電池壽命進行預測呢?通常有兩種建模方法,一是經驗模型,二是電化學模型。
經驗模型中電池容量衰退通常分為兩類,日歷壽命衰減及循環壽命衰減。
經驗模型通常需要確定測試矩陣,然后進行大量的測試,得到測試數據,通過獲取參數值,取得容量衰減的經驗數據,作為后續仿真的依據。
實驗設計舉例
NEDCcycle 12069Km/year,預測出46個月后容量衰減至80%。
下面我們簡單談一下如何通過電化學建模進行電池壽命預測,假設我們計劃采用15Ah NCM的方形電池,需組合成3P96S的電池包,然后對電池包進行各工況下壽命預測。
新建一個模型,選擇工作目錄,確定電池幾何形狀,如方形,以及電池類型。
模型構建及參數設置,此處默認大家對電化學建模過程已經熟悉,不詳細介紹。針對容量衰退機制,我們分別對SEI膜生長、活性物質損失等項進行設置,同時對一些控制變量進行賦值。
SEI膜生長區域,我們選擇負極,此處可以設置分子量、電極密度、孔隙率、反應速率常數、活化能等。
所有參數設置完成后,仿真可以得到充放電電壓曲線,此處需標定我們的模型,具體操作此處略。
作為車用動力電池包,我們一般通過導入路譜需求,進行綜合分析
如選擇CYC-US06工況,或自定義綜合工況
功率需求曲線
進行多個cycle的路譜仿真
仿真結果解析:
SEI膜(包括生長增厚、脫落再生)以及活性材料損失是容量衰退的重要因素,下面給出SEI膜厚度及活性物質體積分數隨循環次數的變化規律曲線結果
60℃高溫存儲SEI膜厚度變化曲線
不同溫度下循環Ah總量與容量衰減曲線
好了就此打住,以上只提供一個通過電化學建模進行電池壽命預測基本思路,作為一個參考。(作者:季林鋒)
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