电工之家 - 电工学习网站收藏本页
当前位置:电工之家 > 电动汽车 > 正文

混合动力汽车动力电池寿命影响因素

时间:2016-07-04 14:25 来源:电工之家 作者:编辑部
【摘要】混合动力汽车动力电池寿命影响因素 无论哪种电池类型,其单体电池的电压和容量都无法满足电动汽车的需求。必须通过串、并联的方式组成电池组为电动汽车提供能量。由于电池组内单体间不一致性的存在,在动力电池组使用过程中,电池组的最大可用容量与单体的可......

混合动力汽车动力电池寿命影响因素
无论哪种电池类型,其单体电池的电压和容量都无法满足电动汽车的需求。必须通过串、并联的方式组成电池组为电动汽车提供能量。由于电池组内单体间不一致性的存在,在动力电池组使用过程中,电池组的最大可用容量与单体的可用容量下降速度不同步,也将导致各单体电池的SOC状态各不相同。电池组的性能并不等于各单体电池性能的简单相加,而是存在类似于木桶短板效应的问题,因此电池组寿命和电池单体相比有明显降低。
动力电池单体在充放电循环使用过程中,由于一些不可避免的副反应的存在,可用活性物质逐步减少,性能逐步退化。其退化程度随着充放电循环次数的增加而加剧,其退化速度与动力电池单体充放电的工作状态和环境有着直接的联系。
影响动力电池单体寿命的因素主要包括充电截止电压、充放电倍率、放电深度、环境温度、存储条件、电池维护过程、电流波纹以及过充电量和过充频度等:
①充电截止电压。动力电池在充电过程中一般都伴随有副反应,提高充电截止电压,甚至超过电池电化学电位后进行充电一般会加剧副反应的发生,并导致电池使用寿命缩短,并可能导致电池内部短路损坏,甚至着火爆炸等危险工况的出现。
以某锂离子动力电池为例,图1显示了降低充电截止电压对电池容量衰退的影响。由图可知,避免对锂离子电池充电至容量的100%,可以在很大程度上延长锂离子电池的寿命,降低充电截止电压将有效提高电池循环寿命,但代价是降低电池的可用容量。研究表明:充电电压降低100~300mV可以将电池寿命延长2~5倍或者更长时间。图2显示了充电截止电压对电池容量衰退的影响。从图2中可以看出,充电截止电压即使提高0.05V,对动力电池容量衰退的影响也是巨大的。充电截止电压提高0.15V,就使得动力电池容量保持在800mA·h以上的循环寿命从350低到140次。

图1 降低充电截止电压对电池容量衰退影响比较图

图2 提高充电截止电压对电池容量衰退影响比较图
②放电深度。深度放电会加速动力电池的衰退。表1所示为某锂离子动力电池在不同放电深度下的循环寿命数据。从中可以发现,浅充浅放可以有效地提高动力电池的使用寿命。
表1 放电深度与循环寿命的对应关系

③充放电倍率。动力电池单体的充放电倍率是其在使用工况下最直接的特征参数,其大小直接影响着动力电池单体的衰退速度。充放电倍率越高,动力电池单体的容量衰退越快。图3是在不同充放电倍率下动力电池单体的容量衰退情况,可以看出,同样是0.5C充电,1C放电的电池退化较0.5C放电的严重;同样是1C放电,1C充电的电池退化较0.5C放电的严重。由此可知,动力电池单体大倍率的充放电都会加快其容量的退化速度。如果充放电倍率过大,动力电池单体还可能会出现直接损坏,甚至过热、短路起火等极端现象。

图3 不同充放电倍率下动力电池的容量衰退情况
环境温度。不同的动力电池均有最佳的工作温度范围,过高或过低的温度都将对电池的使用寿命产生影响。