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锂电池剩余寿命精确估算的重要性

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锂电池剩余寿命精确估算的重要性

发布日期:2019-01-18 作者: 点击:

  目前对锂电池循环寿命的预测离成熟的实际在线应用还有一段距离。国外的一些高校、研究机构和公司针对电动车、船舶、飞机及航天器的电池管理系统( battery management system,BMS) 进行研究和开发,其中锂电池循环寿命的预测是BMS 的核心和难点,许多如GPS 系统和无人机( unmanned aerial vehicles,UAVs) 等军事电子设备需要使用的便携式电源都依赖于锂离子电池,也需要评估锂电池的可靠性,以避免锂离子电池失效而导致从操作损伤到性能下降甚至灾难性故障等不同程度的严重后果。    


    应用于植入式医疗设备的可充电锂电池的可靠性被广大的利益相关者公认为最重要的一个要求,要确保这些设备的锂电池在操作过程中的可靠性,就必须要求能够评估锂电池的容量和预测剩余的循环使用寿命。


    充放电循环次数:越多越好


    500次是锂电池的常见值,根据不同材料制作的锂电池充放电次数从300-3000次不等。这个值的具体含义每个工厂可能略有不同,大致可以理解为:辊压分条一体机厂家按厂 商规定的充放电倍率(比如1C放电,0.3C充电;每次从0%充放到100%,照此循环)下,500次循环后,电池容量还剩最初的80%。充放电次数和使 用习惯的关系太大了,我们举几个例子。


     1、充放电强度对循环次数的影响


    工厂标注:每次从0%充放到100%,1C放,0.3C充,500次后容量衰减到80%,这是最严苛的测试循环,也可以不这么严格,看下面

    如果每次电量的循环都在25%-75%,1C放,0.3C充,2000次后容量衰减到80%

    如果每次电量的循环都在50%-100%,1C放,0.3充,1800次后容量衰减到80%

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     2、浅充浅放对寿命的影响

     工厂标注:每次从0%充放到100%,1C放,0.3C充,500次后容量衰减到80%,是最严苛的测试循环,也可以不这么严格,看下面


    每次电量的循环都在25%-75%,1C放,0。3C充,2000次后容量衰减到80%


    每次电量的循环都在50%-100%,1C放,0.3充,1800次后容量衰减到80%


    以上两个例子可看出充放电的倍率越小、越有利于寿命提升;浅充浅放也有利于寿命提升。


    国内也有一些研究机构已经开展了实际应用工作,但尚处于起步阶段,比如Liu D. T. 等人将锂离子电池的循环寿命预测方法应用于我国航天某所的卫星锂电池健康评估系统中,开发了卫星锂离子电池剩余寿命预测系统; 针对空间应用计算资源约束问题,周建宝等人还在FPGA 平台上实现了基于RVM的嵌入式锂电池循环寿命预测计算方法,预测电池的剩余寿命( remaininguseful life,RUL) ; 北京交通大学和北京航空航天大学也分别研究了相关电池剩余寿命估算方法,先后得到实际应用。




    


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