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EV Power Battery Cycling Test - Teil 2

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EV Power Battery Cycling Test - Teil 2

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2.2 Analyse der Zyklustestdaten für das Strombatteriesystem

(1) Leistungsbatteriesystem 100 % Ladung/Entladung Tiefzyklus

Das Leistungsbatteriesystem wurde 170 Zyklustests bei 100 % Lade- und Entladetiefe (100 % DOD) unterzogen, mit einer Kühlmitteltemperatur von 25 ℃ und einer Durchflussrate von 8 L/min während des Zyklusprozesses bei Raumtemperatur (25 ± 5) ℃. Die Beziehungskurve zwischen Lade- und Entladekapazität und der Anzahl der Zyklen zeigt, dass die anfängliche Entladekapazität 38,94 Ah und die Entladekapazität nach 170 Zyklen 38,73 Ah beträgt, mit einer Kapazitätserhaltungsrate von 99,46 %. Der coulombische Wirkungsgrad (der dem Prozentsatz der Entladekapazität und der Ladekapazität entspricht) ist immer größer als 100 %. In den ersten 15 Zyklen zeigt die Entladekapazität einen Aufwärtstrend, was darauf hindeutet, dass sich das Batteriesystem in der Aktivierungsphase befindet

(2) 80% Tiefzyklus-Lebensdauer des Lade- und Entladevorgangs für Power-Batteriesysteme

Entladekapazität des Systems und Anzahl der Zyklen.

Das Leistungsbatteriesystem wird einem Lebensdauertest mit 2500 Zyklen bei Raumtemperatur (25 ± 5) ℃, einer Kühlmitteltemperatur von 25 ℃ und einer Durchflussrate von 8 l/min während des Zyklusprozesses unterzogen, wobei 80 % DOD verwendet werden.

Führen Sie alle 200 oder 100 Zyklen eine einmalige Leistungsprüfung durch (mit einer Kalibrierkapazität von 200 Zyklen vor 1600 Zyklen und 100 Zyklen nach 1600 Zyklen). Führen Sie dreimal ein Laden und Entladen mit 100% DOD durch, um die Kapazität zu kalibrieren. Und führen Sie DCIR-Tests unter verschiedenen Impulsströmen bei 50 % SOC durch.

Die anfängliche Entladekapazität des Batteriesystems beträgt 38,98 Ah. Nach 2500 Zyklen beträgt die Entladekapazität nur noch 10,20 Ah. Vor 1200 Zyklen nimmt die Kapazität langsam ab, mit einem Kapazitätsverlust von 5,58 Ah. Danach nimmt die Kapazität schnell ab, mit einem Kapazitätsverlust von 23,2 Ah zwischen 1200 und 2500 Zyklen, was einer Kapazitätsverlustrate von 59,5 % entspricht. Während der gesamten Zyklusdauer beträgt die Kapazitätsabnahme 73,8 %. Der Coulomb-Wirkungsgrad zeigt einen Trend, der zunächst ansteigt und dann abnimmt. Vor 400 Zyklen steigt der Coulomb-Wirkungsgrad kontinuierlich an und nimmt dann allmählich ab. Nach 1700 Zyklen beträgt der Coulomb-Wirkungsgrad weniger als 100 %

Das Gesamtmuster der Zyklenlebensdauer dieses Leistungsbatteriesystems zeigt, dass der Kapazitätsabbau mit zunehmender Zykluszeit beschleunigt wird. Dies unterscheidet sich von dem in der Literatur beschriebenen Trend des Kapazitätsabbaus der Batteriezellen, da das Batteriesystem aus einer großen Anzahl von Batteriezellen besteht und die Inkonsistenz der Batteriezellen einen erheblichen Einfluss auf die Kapazität des Batteriesystems hat. Gleichzeitig wird dadurch der Trend der Kapazitätsveränderung der Batteriezellen verwischt, so dass er sich von dem Trend der Kapazitätsveränderung der Batteriezellen unterscheidet.

Systemlebensdauer und individuelle Druckdifferenz

Um die Auswirkung des Druckunterschieds zwischen den Batteriezellen auf die Kapazität des Batteriesystems zu untersuchen, wurde in 2500 Zyklustests der Druckunterschied zwischen der höchsten und der niedrigsten Spannung von 84 Batteriezellen im Lade- und Entladeendakkupack bei jedem Leistungstest aufgezeichnet. Aus den Versuchsergebnissen geht hervor, dass die anfängliche Entladeschlussspannungsdifferenz des Batteriesystems 0,171 V und die Ladeschlussspannungsdifferenz 0,018 V beträgt. Nach 2500 Zyklen liegt die Entladeschlussspannungsdifferenz bei 0,550 V und die Ladeschlussspannungsdifferenz bei 0,286 V. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass die Druckdifferenz auf der Entladeseite während der gesamten Zyklusdauer stets größer ist als auf der Ladeseite und einen allmählich wachsenden Trend aufweist.

Andererseits steigt mit zunehmender Zyklenzahl sowohl die Druckdifferenz am Ladeende als auch die Druckdifferenz am Entladeende weiter an. Und die Steigerungsrate wird immer schneller;

Dementsprechend nimmt während des Zyklusprozesses auch die Kapazitätsabbaurate des Batteriesystems mit zunehmender Druckdifferenz der Batteriezelle immer schneller ab, insbesondere nach 1200 Zyklen wird dieses entsprechende Muster deutlicher.

In der Anfangsphase des Zyklustests ist der Druckunterschied des Batteriesystems relativ gering, und die Kapazitätsverschlechterung wird hauptsächlich durch die Kapazitätsverschlechterung der einzelnen Batteriezellen verursacht, aus denen das System besteht. Mit zunehmender Zyklenzahl sinkt die Spannung einiger Batteriezellen, so dass die Gesamtspannung bzw. die Zellenspannung des Batteriesystems die Entladeschlussbedingung vorzeitig erreicht. Im Gegensatz dazu haben andere Zellen die Entladeschlussbedingung noch nicht erreicht, was zu einer unvollständigen Entladung dieses Teils der Zellkapazität und zu einer Abnahme der Entladekapazität des Batteriesystems führt.

Daher kann die Entladekapazität des Batteriesystems im Falle eines großen Druckunterschieds nicht vollständig die Kapazität des Batteriesystems selbst widerspiegeln. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Trend der Kapazitätsänderung in Batteriesystemen eine umfassende Manifestation der Abschwächung der Kapazität der Batteriezellen selbst und der Verstärkung der Inkonsistenz zwischen den Batteriezellen ist, was sich deutlich von dem Gesetz der Abschwächung der Zellkapazität unterscheidet.

Systemlebensdauer und Gleichstromwiderstand

Bei der DCIR-Prüfung des Batteriesystems wird das System auf eine Gesamtspannung von 311,56 V aufgeladen und anschließend jeweils 10 Sekunden lang mit 20 A aufgeladen und mit 20 A entladen bzw. 10 Sekunden lang mit 120 A aufgeladen und entladen. Die Gleichstromwiderstandswerte bei jedem Impulsstrom werden berechnet. DCIR (Gleichstrom-Innenwiderstand) ist ein Test des Gleichstrom-Innenwiderstands einer Batterie, der zwei Teile umfasst: den ohmschen Widerstand und den Polarisationswiderstand. Die Messung des Gleichstrom-Innenwiderstands ist eine Methode zur Berücksichtigung und Messung beider Teile des Widerstands.

Der Innenwiderstand ist ein wichtiger Indikator für die Messung der Batterieleistung. Batterien mit niedrigem Innenwiderstand haben eine starke Hochstrom-Entladekapazität, während Batterien mit hohem Innenwiderstand das Gegenteil aufweisen. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass der DCIR mit fortschreitendem Zyklus zunächst abnimmt, sich dann stabilisiert und schließlich allmählich ansteigt, und dass die Innenwiderstände beim Laden und Entladen bei verschiedenen Strömen denselben Trend aufweisen.

Nach 1200 Zyklen beschleunigt sich der Anstieg des DCIR-Innenwiderstands des Batteriesystems, was dem beschleunigten Kapazitätsabfall und dem beschleunigten Anstieg der Druckdifferenz zwischen Lade- und Entladepol nach 1200 Zyklen entspricht. Der Innenwiderstand beim Laden und Entladen mit 20 A stieg von 130,0 mΩ und 120,0 mΩ vor Beginn der Zyklusdauer auf 160,0 m Ω und 150,0 mΩ am Ende der Zyklusdauer. Der Innenwiderstand beim Laden und Entladen mit 120 A stieg von 115,0 mΩ und 113,0 m Ω vor Beginn der Zyklusdauer auf 147,5 mΩ und 150,8 mΩ am Ende der Zyklusdauer

Aufgrund der Gesamtsystemspannung von 311,56 V beträgt die 20-A-Lade- und -Entladeleistung 6231,2 W und die 120-A-Lade- und -Entladeleistung 37387,2 W. Aus den Ergebnissen lässt sich schließen, dass nach dem Ende der Zykluslebensdauer die Verlustleistungsraten des Systems während des Ladens und Entladens bei 20-A-Strom 1,03 % bzw. 0,96 % betragen. Bei einem Strom von 120 A beträgt die Verlustleistung während des Ladens und Entladens 5,68 % bzw. 5,81 %. Der Anstieg des Gleichstrom-Innenwiderstands führt zu einem Anstieg der Verlustleistung im Batteriesystem, und je größer der Lade- und Entladestrom ist, desto größer ist der durch den Innenwiderstand verursachte Leistungsverlust.

In der Praxis hat der Gleichstrom-Innenwiderstand des Leistungsbatteriesystems einen Spannungsteiler-Effekt in Bezug auf die externe Last, d.h. je größer der Innenwiderstand ist, desto größer ist der verursachte Druckabfall; gleichzeitig führt die Zunahme des Innenwiderstands zu einer entsprechenden Abnahme der externen Ausgangsleistung des Batteriesystems; die Zunahme des Stromverbrauchs über den Innenwiderstand führt zu einer Zunahme der Wärmeerzeugung im Inneren des Monomers, was zu einem Anstieg der internen Temperatur führt.

Einerseits gibt es einen Unterschied in der Zunahme des Innenwiderstands jeder einzelnen Zelle während des Zyklusprozesses, und der daraus resultierende Spannungsabfall ist ebenfalls uneinheitlich, was zu einer Zunahme der Spannungsinkonsistenz zwischen den einzelnen Zellen führt; andererseits kann die Zunahme der Leistungsaufnahme des Innenwiderstands zu einem Anstieg der Innentemperatur der einzelnen Batterien führen, was zu einer Abnahme der Temperaturgleichmäßigkeit innerhalb des Batteriesystems führt. Der Temperaturunterschied wird die Spannungsinkonsistenz zwischen den einzelnen Batterien weiter verschärfen.

Mit zunehmender Lebensdauer führt der Unterschied im Innenwiderstand zwischen den Monomeren daher zu einer Zunahme der Spannungsinkonsistenz zwischen den Monomeren. Gleichzeitig führt ein Anstieg des Innenwiderstands zu einer erhöhten Wärmeentwicklung und einer größeren Temperaturdifferenz, was wiederum zu einer Abnahme der Spannungskonsistenz zwischen den Monomeren führt. Der Kopplungseffekt zwischen Innenwiderstand und Temperatur verschlimmert die Inkonsistenz zwischen den einzelnen Spannungen, verringert die Entladekapazität des Batteriesystems und verkürzt seine Zykluslebensdauer.

3 Schlussfolgerung

(1) Bei Batteriesystemen nimmt der Innenwiderstand der Batteriezellen zu, und der Druckunterschied zwischen den Zellen steigt aufgrund der Spannungsteilung. Gleichzeitig erhöht sich durch den Anstieg des Innenwiderstands die Wärmeentwicklung innerhalb der Batterie, und der Temperaturunterschied innerhalb des Batteriesystems führt zu einem weiteren Anstieg des Druckunterschieds zwischen den Batteriezellen.

Der Kopplungseffekt zwischen den Änderungen des Innenwiderstands der einzelnen Zellen und der ungleichmäßigen Temperatur innerhalb des Batteriesystems führt zu einem beschleunigten Anstieg der Druckdifferenz zwischen den einzelnen Zellen, was wiederum zu einer beschleunigten Kapazitätsverschlechterung des Batteriesystems führt und dessen Lebensdauer beeinträchtigt.

(2) Die Entladekapazität dieses ternären Batteriesystems während des Zyklusprozesses ist unabhängig von der Variation der Zyklusbedingungen mit der Anzahl der Zyklen und folgt einem Potenzfunktions-Abklinggesetz. Dieses Lebensdauermodell des Batteriesystems kann die tatsächliche Lebensdauer des Batteriesystems vorhersagen und bewerten und bietet eine Grundlage für die angemessene Nutzung des Batteriesystems.

(3) Für Power-Batterie-Monomere sind die Kapazitätserhaltungsraten von 100% DOD und 80% DOD Zykluslebensdauer bei Raumtemperatur beide größer als die entsprechenden Kapazitätserhaltungsraten des Batteriesystems. Zur gleichen Zeit sind die Kapazitätserhaltungsraten von Power-Batterie Monomere nach 100% DOD Zyklus Leben größer als die nach 80% DOD Zyklus Leben sowohl bei Raumtemperatur und 40 ° C. Darüber hinaus ist die Kapazitätsabbaurate des Zyklus Leben bei 40 ° C größer als die bei Raumtemperatur, was darauf hindeutet, dass die Batterie wird eine schnelle Kapazitätsreduktion bei hohen Temperaturen zu erfahren, Reduzieren Sie Batterie Zyklus Leben.