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锂电池自放电的电流和等效电阻的监控

汽车电子 | 发布时间:2018-09-08 | 人气: | #评论# | 本文关键字:电芯,锂电池,自放电电阻
摘要:随着我们在汽车锂电池电池老化,特别是安全性评估上面,会花费很多的功夫。锂电池的能量密度的提升和大电流快充的需求,都需要新一代的电池管理系统在软件算法上对电池的安全性和可

随着我们在汽车锂电池电池老化,特别是安全性评估上面,会花费很多的功夫。锂电池的能量密度的提升和大电流快充的需求,都需要新一代的电池管理系统在软件算法上对电池的安全性和可靠性检测策略做进一步的考虑。在电芯里面析锂和锂枝晶生长现象,其电芯的自放电增加是电芯安全性降低的早期指标。我们在不同电芯测试和实验中,通过加速测定锂离子电池自放电测定的方法,选择基于模型的方法(考虑开路电压和电池容量的老化效应),在电池管理系统里面进行电芯的自放电的筛选是一项有价值的工作。

由于锂电池的老化效应,电芯内电极之间的绝缘减少,最终可以在电极之间穿透隔膜,形成电流路径,锂电池的使用等效电路模型考虑自放电,可以通过额外的电阻Rsd来进行模式,电池管理系统的检测电路的有限输入阻抗由Rin表示,而动力总成和等效负载用Rload。如之前所说的那样,除非采用注入电流而形成的电流积分,目前绝大部分的方法是采用替代测量技术,把由自放电引起的电芯的OCV变化作为一个主要的指针。

图1 电芯的自放电等效电路

因此,我们根据之前用自放电的方式筛选早期电芯之外,可以通过这个原理来计算等效的Rsd的增长,来记住每个电芯的自放电的实际情况。

电芯的自放电电阻的等效计算方法

图2 电芯的自放电电阻的等效计算方法

核心问题障碍:在工厂里面筛选上一节中概述的理论允许通过分析空载状态下的电压梯度来计算泄漏电阻。在实际车辆中,当车辆的高压负载电流没有之后,电池能够达到平衡状态需要一些时间,这个稳定的时间是受各种因素影响的包括温度、SoH和之前使用状态的。

电芯的电压恢复变化和自放电之间的区别是复杂的,这两种现象都会导致测量电池电压的降低。根据电池电压瞬态的二阶导数不受自放电的影响,是阻抗效应对电压V(t)影响的直接量度,所以我们通过实验可以评估在不同的电压数据下,多少时间内可以正确的筛选出自放电带来的压降变化。

根据这个时间的常数,我们对于实际结果来看,较短的测量时间,会使得电压不断增加,很难把自放电的电压衰减和电压恢复混在一起了。我们在积累这个数据的时候,可以根据电芯的特性,筛出来一些时间常数比较小的电芯来做一个精确的方案,如果是时间常数大的电池,我们就需要想更好的办法了。

通过适当调整电芯模型参数R0,...,n,C1,...,n和Rsd的值,将电压响应拟合到测量电压通过最小二乘优化算法,精确描述RC数值建立瞬态电压响应。

责任编辑:锂电池自放电
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