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動(dòng)力電池安全健康診斷技術(shù)

時(shí)間:2020-06-18 10:07來(lái)源:新能源汽車國(guó)家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟 作者:綜合報(bào)道
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       為保障新能源汽車健康發(fā)展,其中動(dòng)力電池的安全性至關(guān)重要。6月5日，北京交通大學(xué)教授姜久春做客聯(lián)盟第6期微課堂，帶來(lái)了“動(dòng)力電池健康診斷技術(shù)”的精彩課程。
 
       一、研究背景
 
       2019年以來(lái)電動(dòng)汽車自燃起火事故仍然頻發(fā)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2019年1-7月，國(guó)內(nèi)外媒體所報(bào)道的與動(dòng)力電池相關(guān)的電動(dòng)汽車安全事故達(dá)到40余起；2020年4-5月也是發(fā)生了多起電動(dòng)汽車自燃起火事故。姜久春表示，從電池材料體系來(lái)看，相當(dāng)多的事故車輛配備了三元鋰離子電池。從電池形狀來(lái)看，較多的事故來(lái)自于方殼電池。另?yè)?jù)發(fā)現(xiàn)，事故發(fā)生時(shí)電動(dòng)汽車處于停置、行駛和充電這三種狀態(tài)的比例基本相當(dāng)。高比能量密度電池在提高車輛續(xù)航里程的同時(shí)也加劇了電動(dòng)汽車電池相關(guān)的安全事故。
       可以說(shuō)新能源汽車作為國(guó)家七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，國(guó)家從“十五”、“十一五”、“十二五”、“十三五”規(guī)劃中對(duì)新能源汽車的相關(guān)發(fā)展規(guī)模均有詳細(xì)的政策出臺(tái)，尤其是進(jìn)入“十三五”以來(lái)，國(guó)家加大推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展，并就動(dòng)力電池的檢測(cè)、回收等，亦出臺(tái)了相關(guān)的政策法規(guī)。這些對(duì)規(guī)范動(dòng)力電池行業(yè)有序發(fā)展起到重要作用，不過(guò)姜久春強(qiáng)調(diào)，整體來(lái)看這些政策法規(guī)多聚焦行業(yè)準(zhǔn)入及電池回收，偏向于管頭管尾，但有關(guān)動(dòng)力電池在用過(guò)程的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)卻較少。
       他指出，從動(dòng)力電池安全事故原因分析來(lái)看，造成電池?zé)崾Э氐脑蛑饕莾?nèi)外短路發(fā)生時(shí)釋放出的大量熱量使得電池溫度急劇升高，誘發(fā)熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。對(duì)于漸變發(fā)展的內(nèi)短路，可依據(jù)電-熱特征在演變的初、中期進(jìn)行識(shí)別，從而可以避免內(nèi)短路發(fā)展到末期�？偠灾瑒�(dòng)力電池健康狀態(tài)診斷至關(guān)重要，受溫度場(chǎng)分布不均、電池位置不同等因素共同影響，同一電池組內(nèi)串聯(lián)電池的健康狀態(tài)和安全性不同，因此需要對(duì)每一個(gè)電池的健康狀態(tài)進(jìn)行診斷，以保證電池使用安全。
       二、磷酸鐵鋰電池&三元電池健康狀態(tài)診斷以及鋰離子電池安全預(yù)警策略
 
       首先重點(diǎn)講解了磷酸鐵鋰電池老化機(jī)制分析方法，指出鋰離子電池常見(jiàn)的老化機(jī)制有： 鋰離子損失、活性材料損失 、正極材料損失、負(fù)極材料損失。另外，每一種老化機(jī)制在電壓曲線(V-Q)上都有一種特定的變化; 容量增量分析法的基本原理是將鋰離子電池常用的電壓曲線進(jìn)行微分，來(lái)獲得容量增量和端電壓的關(guān)系：容量增量分析法最重要的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是將電池V-Q曲線上長(zhǎng)且平坦的電壓平臺(tái)轉(zhuǎn)變?yōu)橐妆孀R(shí)的容量增量峰。因此，在容量增量曲線上可以觀察到V-Q曲線的微小變化并有助于對(duì)電池老化機(jī)理的識(shí)別。
       其次著重講解了三元電池老化機(jī)制分析。其中指出鋰離子電池不同SOC區(qū)間循環(huán)下衰減機(jī)理：電池在20%深度的分區(qū)間循環(huán)時(shí)，LLI是導(dǎo)致電池容量衰退的主導(dǎo)因素；在全區(qū)間循環(huán)電池的老化過(guò)程中LAMPE和LLI都占據(jù)了較高的比例；五個(gè)分區(qū)間循環(huán)相比， LAMPE在電池老化中占比在 0-20%SOC區(qū)間最大。
       關(guān)于鋰離子電池安全預(yù)警策略，他分析指出，從串聯(lián)電池組內(nèi)各單體電池恒流充電電壓曲線上提取多個(gè)反映內(nèi)部老化機(jī)理的特征參數(shù)，采用基于電池組一致性的電池單體離群檢測(cè)方法可快速篩選問(wèn)題電池。另外他重點(diǎn)講解了基于特征參數(shù)演變軌跡拐點(diǎn)的電池容量跳水識(shí)別。
       三、總結(jié)

       從循環(huán)壽命比較上來(lái)看，磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命長(zhǎng)，未出現(xiàn)容量加速衰退拐點(diǎn)； 三元電池循環(huán)壽命相對(duì)較短，出現(xiàn)了容量加速衰退的拐點(diǎn)。由電池老化帶來(lái)的電池故障主要有：電池老化不一致，個(gè)別電池出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)； 電池出現(xiàn)容量加速衰退拐點(diǎn)。對(duì)應(yīng)的電池安全預(yù)警策略則包括基于離群點(diǎn)檢測(cè)的安全預(yù)警方法（橫向?qū)Ρ龋┮约盎谔卣鲄?shù)演變軌跡拐點(diǎn)的電池容量跳水識(shí)別（縱向?qū)Ρ龋?/div>
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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