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简单谈谈电池寿命预测模型

简单谈谈电池寿命预测模型

  从网上的一张不同车型里程与容量衰减图表说起,图表收集了BMW i3,2013Leaf,Ford Focus, Kia Soul EV等车型的实际路跑数据,通过曲线拟合给出了不同车型里程容量衰减趋势,从图上看,最差的续驶里程在3万公里左右,容量就衰减到80%。由于数据量较少、而且统计口径是否一致也无法考证,此处不作深究。

  在车辆获取实跑数据前,我们如何对电池寿命进行预测呢?通常有两种建模方法,一是经验模型,二是电化学模型。

  经验模型中电池容量衰退通常分为两类,日历寿命衰减及循环寿命衰减。

  经验模型通常需要确定测试矩阵,然后进行大量的测试,得到测试数据,通过获取参数值,取得容量衰减的经验数据,作为后续仿真的依据。

  实验设计举例

  NEDCcycle 12069Km/year,预测出46个月后容量衰减至80%。

  下面我们简单谈一下如何通过电化学建模进行电池寿命预测,假设我们计划采用15Ah NCM的方形电池,需组合成3P96S的电池包,然后对电池包进行各工况下寿命预测。

  新建一个模型,选择工作目录,确定电池几何形状,如方形,以及电池类型。

  模型构建及参数设置,此处默认大家对电化学建模过程已经熟悉,不详细介绍。针对容量衰退机制,我们分别对SEI膜生长、活性物质损失等项进行设置,同时对一些控制变量进行赋值。

  SEI膜生长区域,我们选择负极,此处可以设置分子量、电极密度、孔隙率、反应速率常数、活化能等。

  所有参数设置完成后,仿真可以得到充放电电压曲线,此处需标定我们的模型,具体操作此处略。

  作为车用动力电池包,我们一般通过导入路谱需求,进行综合分析

  如选择CYC-US06工况,或自定义综合工况

  功率需求曲线

  进行多个cycle的路谱仿真

  仿真结果解析:

  SEI膜(包括生长增厚、脱落再生)以及活性材料损失是容量衰退的重要因素,下面给出SEI膜厚度及活性物质体积分数随循环次数的变化规律曲线结果

  60℃高温存储SEI膜厚度变化曲线

  不同温度下循环Ah总量与容量衰减曲线

  好了就此打住,以上只提供一个通过电化学建模进行电池寿命预测基本思路,作为一个参考。(作者:季林锋)

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