股票配资世界歡迎您的到来!

定制熱線: 400-678-3556

電池知识

股票配资世界一致性和分選方法

来源:互聯網    2018-12-26 16:14    點擊量:

一致性定義

股票配资世界的一致性,眼前看,是指一組股票配资世界重要特征參數的趨同性,是一個相對概念,沒有最一致,隻有更一致。同一個電池包内的多串電芯,每一個參數,最好全部處在一個較小的範圍内,是为一致性好。

加入時間維度,一致性是指電池包内全部電芯全生命周期内全部特性參數的一致性,增加考慮容量衰減的不一致,内阻增長的不一致,老化速率的不一致。整個電池包的壽命,是我們關注一致性的最終着眼點。

有学者依據時間的推移,把參數之間的相互作用放在一張圖上,如下圖所示。時間为橫軸,參數为縱軸,幾個參數跟随時間變化放到一個表里,交織成一張網,作为我們思考一致性的出發點。

追求一致性的目,除了在當前狀态下,發揮出電池包的最大能力(包括最大功率,最大電流,最大可用容量),還想要这樣的能力維持盡量長的時間。

一致性的評价範圍

個人理解,一致性是一輛電动汽車上,作为动力的全部電芯的一致性,無論串聯關系還是并聯關系。下面内容沒有做全面讨論,隻是舉例說明。

2.1 并聯情況

直接舉例。放電能力低的電芯(代号B)與其他正常電芯并聯,成为一個并聯模組D,比如这是一個10隻電池并聯的模組。系統放電,每個并聯模組都需要提供相同的電流,比如100A。其他正常的并聯模組,每隻電池放電10A;B最大隻能放出1A電流,則其他9隻電池,每隻需要放出11A。一般情況下,長期超負荷,相比其他并聯模組,这些電芯的老化速率更快。某一天,这個并聯模組整體的最大放電能力無法达到設計最大能力。这個并聯電池組,成了整個電池包放電能力的瓶頸。

2.2 串聯情況

按照電动汽車上的一般情形,串聯關系主要在模組與模組之間。接續前面并聯情況的劇情,整個電池包内出現了一個老化程度比其他電池組都深的電池組D,D的容量小,而内阻大。反應到SOC與開路電壓的曲線上,同一SOC對應的開路電壓,D端電壓偏高。整個電池包充電,D最先到达充電截止電壓,電池包停止充電。其他模組還沒有吃飽,他已经要撐破肚皮,因为它老了,肚量變小了。

因此,單體一致性,不是某一個焊接在一起的模組内部的事,而是對同一輛車上所有动力電池的要求。

 

不一致性的表股票配资世界

電壓不一致,在化成後,经曆同樣的充放電過程,靜置足夠時間,在同樣的環境溫度下,待評价電芯充電到相同SOC。測量其開路電壓,此時體現出来的電壓差距,就是單體電芯的電壓不一致性。有研究顯示,單體電芯的開路電壓,符合正态分布。就是說,我們所有提高一致性的努力,隻能改變參數的集中度。

内阻不一致,電芯内阻是電芯功率特性的重要表征,也是電芯成組後,電芯性能參數進一步離散化的原因之一。内阻不一致可以造成溫升不一致,是引發其他參數進一步離散化的一類原因。

内阻,同樣是模組成組後的檢測指标。從電芯單體組裝成模組,要经曆焊接或者機械結構夾持等成組過程,成組工藝的一致性,反應到成型後的模組上,就是模組的内阻。

容量不一致,壽命不一致,按照目前的壽命衡量标準,可用容量和壽命緊密聯系在一起,这里一起說明。

容量一般都會作为電芯分組的初選内容,是電芯不一致最重要的參數表現。造成容量不一致的原因很多,并且多數都是制造過程的不一致的結果。

除了达到容量、内阻等壽命指标以外,壽命不一致的另外一層含義是,電池失效時間不一致。有研究表明,并不一定是容量最小的電芯或者工作條件最惡略的電芯最先达到壽命的終點。每顆電芯從出生開始,其抗衰老的能力已经存在差異。

溫升不一致,每隻電芯,除了直接影響發熱的内阻因素外,其内部電化学物質制造過程中形成的不一致,對發熱量也會産生影響。每一隻電芯在電池包中所處位置不同,造成其散熱條件的差異,最終也會導致電芯溫升不一致。

一致性評价

研究人員使用各種統計方法来評价一致性的好壞。有的廠家用标準差,以标準差的大小来衡量一組電芯參數的集中度,在統計学意義上是合理的。

有的廠家直接使用一組數據的極差,最大最小值的差值,雖然無法全面描述一組電池的全部參數分布情況,但對于當前的電池管理系統BMS的控制邏輯来說,也是一種合理選擇。何況,使用極差是最为簡潔的一種方法。

分選方法

在既有的生産能力和工藝水平下,解決股票配资世界一致性問題常見的有三條路,一是合理分選,把性能參數相近的電芯放在一個電池包里使用,盡力是電芯初始狀态一致;二是提高熱管理水平,为電池提供更适宜且更均勻的工作環境溫度,避免初始的不一致進一步惡化;三是提高電池管理系統全面監控的能力和均衡能力,力求改善已经發生的不一致情況。

本節把重點放在分選方法上。

工廠里,一般電芯分選前後的流程如下圖所示:

分選方法,按照采樣電芯的狀态不同,可以分成靜态分選和动态分選。

5.1 靜态分選

傳統上,應用較多的是靜态分選。靜态,是指電芯參數與工作狀态無關。通常,被用来做靜态分選的參數包括電池的容量,開路電壓和内阻等。

有的方法是直接按照參數數值大小劃分區間,落在同一個區間内的電芯即为一組;

有的在初步分組後,再在組内以另一個參數为考察對象,繼續把電芯做更細化的分組。比如先按容量劃分成5個組以後,再按照内阻,把每個組進一步分成3組,最後,一個批次的電芯被劃分成15組。

有的在采集關注的參數樣本後,采用統計学算法,使得參數相近的自然歸類为一組,應用較多的是聚類法。

聚類法是一類統計分析算法的總稱,其主旨是将一個參數的樣本組,按照自然篩選出来的數據中心凝聚成若幹組,實現分組的目的。聚類法其内涵和它所包含的子算法非常多,有興趣可自行百度。这里隻要理解,这是一種無須人工幹預的自然分組方法即可。聚類分析,既可以用在靜态分選的樣本數據上,也可以用来分析动态樣本。

在很長一段時間里,靜态分選都是股票配资世界行业的主要分選方式。但靜态分選無法反應電池工作過程中的參數特點。電化学反應是一個複雜的动态過程,簡單的用電池的幾個靜态參數,無法準确概括電芯的未来特性。

5.2 动态分選

动态分選,是基于電池充放電等工作過程中,電芯參數有所不同 進行分組的工作方法。

一類方法是把電芯恒流充放電作为研究過程。有的算法把電壓時間曲線作为分類對象,利用統計学算法,把曲線特征劃分組别;有的關注過程中的電壓、容量、内阻、放電平台、電芯厚度等參數,并進行分類;

另一類,是把恒流恒壓充電過程作为研究過程。有的把恒壓恒流曲線上的采樣點與均值點之間的歐式距離作为目标參數進行聚類分析,實現電芯分組;有的在前面方法的基礎上改善采樣規則,使得電流對時間的變化率較大的區域采樣點更密集,同時确保采樣不會低于一個最小步長。

還有一類,考慮電动汽車實際運行中可能遇到的脈沖電流情況,認为電流的大小會極大的影響電芯的極化狀态。因而在前面恒流恒壓充電曲線的分組基礎上繼續細化分組,給電芯加載脈沖電流,把電芯端電壓作为分組依據。

 

5.3 分選結果的验證方法

最理想的分選結果是,電池包内全部電芯同時达到壽命終點。但實物的老化測試方法,成本高,耗時長,在文獻中很難見到此類验證過程。

應有較多的分組验證方法是極差計算和标準差計算,也有利用實車運行數據中大功率沖擊工況進行的模型仿真验證。

 

 

 

參考

1 圓柱型锂離子动力電池分選工藝的优化與應用

2 車用锂離子动力電池組的一致性研究

3 電动汽車锂離子动力電池分選方法研究

4 電动汽車动力電池分選方法研究

5 汽車矩陣式动力電池配組的新技術_按伏安特性曲線分選電池的方法

6 磷酸鐵锂动力電池动态SOC狀态下的分選

8 車用动力電池多内熱源生熱模型和電熱不一致性研究

9 锂动力電池动态一致性評价方法的研究

 

(圖片来自互聯網)

産品相關推薦