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快速诊断电池性能退化 拯救电动汽车“心脏”

作者:中国储能网新闻中心 来源:科技日报 发布时间:2022-01-24 浏览:

中国储能网讯:锂离子电池凭借优良性能,成为新一代电动汽车理想动力源。然而锂电池并不总是“无敌”的,也容易退化。引起锂电池性能退化原因多种多样,过充电所致的加速退化是一种主因。因此,若能对过充电带来的加速退化故障进行快速诊断,则可以准确判断当下电池性能的优劣,并决定是否将其再次投入启用或销毁。

记者1月21日获悉,由哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院无线电能传输技术研究所助理教授徐佳宁,以及正在英国利兹大学电子电气工程学院研修深造的哈工大电测技术和智能控制研究所曹天傲博士等人组成的科研团队,针对以上新能源汽车所面临的难题,完成了一项研究成果《磷酸铁锂电池过充电导致的加速退化故障之快速诊断方法》,并于去年岁末在线发表在国际权威专业期刊《储能杂志》上。

锂离子电池具有重量轻、储能大、功率大、无污染等特点,锂离子电池在电动车上作为动力能源,形成了电动车发展的新趋势。目前在电动汽车中,使用较多的锂离子电池是磷酸铁锂电池,其热稳定性和安全性较好,同时价格相对便宜。这些优势使磷酸铁锂电池成为小型电动汽车和插电式混合动力汽车动力电池的首选。

但以磷酸铁锂电池为代表的锂电池电动车的广泛运用也存在一些弊端,主要是受锂电池性能限制,包括锂离子电池的安全性、循环寿命、成本、工作温度和材料供应等。其中,电池性能退化是一个无法避开的话题:一方面是使用和老化的自然结果,另一方面由于缺乏维护、苛刻的使用环境及不良的充电操作等加速其劣化。过充电是生活中常见又容易忽视的行为,属于典型的不良充电操作。过充电会酿成加速退化故障,致使电池性能快速退化。当然,电池性能退化到“无可救药”时,则可以销毁,以避免污染。如果电池性能退化不严重,还可以二次利用。作为电动汽车运行的“心脏”,高性能电池的二次利用技术是处理电动汽车废旧电池的有效方法,既避免了能源浪费,又降低了汽车成本。

据本课题组成员曹天傲博士介绍,针对由于加速退化故障导致电池性能快速退化,特别是在储存条件下,在二次使用前急需诊断的需求,该研究团队提出了一种加速退化故障的快速诊断方法。首先,检测到加速退化故障引起的充电电压接近上限的异常变化。通过机理分析,发现后端电压异常变化与故障机理具有确定性对应关系。其次,根据特定的后端电压变化,提出一种新的故障特征,即后端电压变化率的快慢。为可靠计算这种电压变化率快慢,根据全电压组成确定后端电压的获取方法,建立模型以平滑后端电压数据。最后,通过大量报废电池对所提出的加速退化故障诊断方法进行验证。

专家指出,该研究所提出的加速退化故障诊断方法结合了内部机理和外部电压特性,且仅使用部分充电电压即后端电压,因此保证了更好的可靠性和效率。该方法即使在丢失历史驾驶数据情况下,也能准确实现加速退化故障识别。(受访者供图) 图片(来源:科技日报/作者: 李丽云、衣晓峰)

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关键字:动力电池

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