自放电技术新突破-李革臣.ppt

电动汽车动力电池系统关键技术研究报告(三)二次电池自放电测量新原理技术研究探索与应用展望(国家973计划研究成果)哈尔滨理工大学子木科技赛恩斯能源科技有限公司李革臣
电动汽车动力电池系统关键技术研究报告汇总总目录
一、安全性理论及应用研究
二、动态充放电一致性关键技术
三、动态自放电一致性关键技术(本篇)
四、电池管理系统关键技术
五、组合方式与系统关键技术
六、广义健康度SOH新概念及其应用
七、工况运行寿命保证
八、综合成本与价格分析
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三、动态自放电一致性关键技术
1、问题的提出
2、自放电基本概念
3、自放电测量技术现状
4、自放电测量新原理研究探索
5、自放电测量新原理技术应用与展望
6、结论
自放电:一个非常熟悉、又非常陌生的问题
引言
电动汽车动力电池性能的差异性,是影响电池组使用寿命的重要因素。由于动力电池组是串联充放电的,电流相同。假如单体容量动态一致性已经做到很好(参见研究报告二),电池组的不均匀性就只有是自放电差异性引起的。因此,电池的自放电测试技术的突破,对单体电池、电池组、电动汽车的发展都将起到重要的作用。
目前国际通用的测量方法是:将电池充满电后,在常温状态下搁置28天或在高温状态下搁置7天,然后通过测量电池的剩余电量的方法来评估电池自放电的大小。
这种传统自放电的测量方法需要很长的测试时间、影响因素较大,准确性十分有限,并且占用大量的流动资金和大面积生产场地,造成惊人的浪费,甚至还会涉及到安全性,事实上已发生多起火灾事故,严重影响电池企业和科研单位的经济效益。
电池行业重大需求:动力电池自放电快速准确测量
1、问题的提出
1、动力电池、储能电池现场运行,安全性和寿命,自放电是关键。
2、锂电池运输需补电30%,造成安全隐患,原因是自放电。
3、保存备用期损坏,变为低电压或零电压,需定期补电,原因是自放电。
4、高温环境应用,自放电大,正反馈,安全隐患,主要原因自放电。
5、为了测自放电,标准规定需常温搁置28天、高温搁置7天,能耗、设施费用、流动资金占用与安全隐患。原因是自放电。
6、电池组寿命主要因素,串联充放电、造成单体差别,原因是自放电。
7、电池管理系统设计,各种均衡方法的采用,原因都是自放电。
2、自放电基本概念
定义: 电池自放电率一般用荷电保持能力描述,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。
制造影响因素:一般而言,电池自放电性能要受电极材料、隔膜、电解液的性能影响,也与电池制造工艺、生产环境密切相关。
使用环境影响因素: 对电池自身而言,自放电率不是一个常数,在电池制成之后,还与环境温度、荷电状态、使用循环次数有关。过充、过放、振动、短路等滥用环境都会影响电池自放电性能。
自放电测试技术难点: ❶目前所有测量仪器仪表、已知的电池测量方法都无法深入到电池内部进行测试。❷涉及到微瓦级、分辨率已达纳瓦级精密测量,目前常规的测试方法、测试水平难以胜任。
3、自放电测量技术现状
国际标准、国家标准及行业标准:
常温荷电保持能力
,在20℃±5℃条件下,以开路状态贮存28天,开路贮存期间每天测量蓄电池电压,然后在同一温度下以I3(A)。计算放电容量(以Ah计)。荷电保持能力可表示达为额定容量的百分数。
高温荷电保持能力
,在55℃±2℃条件下,以开路状态贮存7天,开路贮存期间每天测量蓄电池电压,然后在20℃±5℃下搁置5h后,以I3(A)。计算放电容量(以Ah计)。荷电保持能力可表示达为额定容量的百分数。
这是已经****惯的、已被接受的,惊人的浪费:
常温测试 28 天:时间、占地、资金、工时
高温测试 7 天:时间、占地、资金、工时、能耗、安全
问题如何解决路在何方?
自放电要从原材料、制造工艺、生产设备、操作方法、使用环境、五个方面解决
①寻找减小自放电的途径。
②提高自放电稳定性。
每做一项改进自放电的试验,需28天得出结果,有类似杂交水稻育种的感觉!
得出这族电池自放电曲线至少需一年半时间!怎么办?
我们必须找到一种自放电的快速准确测量方法!
4、自放电测量新原理研究探索
根据系统辨识理论,被测量电池可以被看做一个“黑箱”,分析其输入信号和输出信号,可以对被测量电池进行结构辨识和参数估计,得到电池的内部参数,如内阻、自放电电阻。
将被测量电池B用一个等效电路(参数值Rs、Rr、Cd、R0)表示并采用计算机进行仿真。同时对被测量电池B及其等效