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电动汽车的锂离子电池的寿命及加速寿命试验

        

        一、电动汽车锂离子电池及加速寿命试验概述

        随着锂离子电池技术的发展,电池的应用越来越广,包括电动汽车、电动飞机应用等等。由于其应用的特殊性,要求这些电池具备8年、10年甚至15年以上的使用寿命。这对锂离子电池寿命提出了更高的要求。同时,除了研制开发更长使用寿命、更高能量密度的锂离子电池外,锂离子电池寿命评价也越来越重要。但是,这么长寿命的锂离子电池,使用传统的可靠性试验方法进行验证、评价是不现实的,一是试验时间长;二是成本较高。所以,往往使用加速试验方法进行锂电池的寿命试验,从而快速进行锂离子电池寿命的评价。

        二、电动汽车锂离子电池寿命影响因素

        影响电池寿命衰减的条件很多,主要包括环境温度、充电倍率、放电倍率、放电深度(Depth of Discharge,DOD)、荷电状态(State of Charge,SOC)等。不同类别的加速应力条件,或者不同程度的加速应力条件,可能会导致锂离子电池的衰减老化过程出现变化,改变寿命衰减规律,从而影响对正常使用状态下的电池寿命进行合理判断(注:【1】磷酸铁锂电池循环性能衰减规律及加速寿命试验的研究-孙顺)。

        三、电动汽车锂离子电池常用加速应力及加速寿命模型

        一般情况下,对于环境温度类的加速应力,使用阿伦尼乌斯模型进行分析;对于放电深度(DOD)加速应力,可以使用幂率加速模型进行分析;有时也可以使用艾林模型进行上述加速应力的试验数据分析。

        四、一个电动汽车锂离子电池加速寿命试验案例

        某锂电池开展了温度加速寿命试验,分别在42、52、67摄氏度下进行加速寿命试验。试验样本共30个,4个样本在应力42摄氏度下直到试验截止仍未故障。试验数据如图所示。将这些试验数据录入PosWeibull的加速寿命试验分析模块,进行加速寿命试验数据分析。根据该锂离子电池的加速寿命试验数据进行分析,得到相应的参数后,进行不同环境温度下的8年的故障概率预测。

锂离子电池加速寿命试验数据

锂离子电池加速寿命试验数据参数估计结果

锂离子电池加速寿命试验数据-加速应力与寿命关系图

锂离子电池加速寿命试验数据-概率图

锂离子电池加速寿命试验数据-可靠性/寿命计算

        根据该锂离子电池的加速寿命试验数据进行分析,得到相应的加速参数、分布参数估计结果后,利用PosWEIBULL的预测功能进行不同环境温度下的8年的故障概率预测。

锂离子电池加速寿命试验数据-8年的故障率预测

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