【技術】基于電芯替換的電動汽車動力電池組維護方法

　　鋰電池憑借其能量密度高、體積密度高、工作電壓高、無記憶效應、自放電低且無污染等優(yōu)點，成為電動汽車動力源的最佳選擇。為滿足電動汽車功率驅動需求，一般需要將鋰電池電芯串聯使用以提高電壓等級。

　　串聯電池組存在循環(huán)使用壽命達不到設計壽命的問題，一方面是在串聯電池組的實際應用中，個別電芯的衰減速率明顯快于其他電芯，從而影響該電芯所在電池組的性能；另一方面是各電芯的充/放電特性不一致，電芯的充/放電特性差異會造成充/放電時電量的不平衡，從而對過充電或過放電的電池造成損害，影響整個電池組的使用壽命。

　　運營數據表明，采用傳統充電方式，鋰電池組（80V 60Ah磷酸鐵鋰電池組）充/放電近500多次循環(huán)后，實際可用容量降為原來的80%左右，而且隨著充電次數的增加，實際可用容量還將進一步下降。

　　顯然，如何維持動力電池組的可用容量和延長使用壽命是目前急需解決的重要問題。此外，某些電池組在使用過程中循環(huán)壽命嚴重低于正常值。以下分析某電動汽車動力電池組可用容量驟然下降的現象，指出“短板電芯”是導致可用容量下降的原因之一，提出用電芯替換方法來提高串聯電芯的一致性水平。

　　試驗結果表明使用該方法可使某性能異常的磷酸鐵鋰電池組（80V 60Ah）實測循環(huán)壽命從158次提高至629次，提高了成組動力電池組的實際可用容量和循環(huán)使用壽命。

　　1.某動力電池組循環(huán)壽命測試分析

　　1.1 動力電池組循環(huán)壽命測試方案

　　動力電池組主要由24節(jié)磷酸鐵鋰電池電芯、電池管理系統以及電連接器等組成。每節(jié)磷酸鐵鋰電芯參數為3.2V60Ah。

　　使用循環(huán)充放電測試儀對動力電池組進行循環(huán)壽命測試，試驗方法和步驟如下

　?。?）20℃下靜置10min，以87.6V電壓30A電流恒流充電，然后恒壓充電至電流為3A時，充電停止；保護電壓3.7V，當電芯電壓超過3.7V時充電立即停止；

　　（2）靜置10min，5A電流恒流放電至2.8V；

　?。?）重復步驟（1）-（2），循環(huán)至初始容量的80%左右，統計循環(huán)壽命。

　　記錄的過程數據包含時間、端電壓、電流、溫度、充放電容量、壓差、24 節(jié)電芯各自的電壓。

　　1.2 動力電池組循環(huán)壽命測試結果

　　電池的循環(huán)使用壽命是評價電池性能的一項重要指標，指以電池充電和放電1次為1個循環(huán)，按照一定測試標準，當電池容量（一般為放電容量）降到某一規(guī)定值（一般規(guī)定為初始容量的80%）以前，電池經歷的充/放電循環(huán)總次數。

　　根據以上測試方案，電池組的初始容量為60Ah，當電池組循環(huán)過程中低于48Ah時，停止測試，統計循環(huán)次數為159次。

　　循環(huán)壽命測試曲線如圖1所示。電動汽車動力電池組循環(huán)壽命159次后，放電容量已經下降到47.9Ah，首次跌破48Ah（初始容量的80%），所以此動力電池組的循環(huán)壽命為158次，此循環(huán)壽命遠低于平均次數，判斷此電池組為異常電池組。

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