一种基于微观机理汽车驾驶工况锂离子电池老化试验方法技术

本发明专利技术提供一种基于微观机理汽车驾驶工况锂离子电池老化试验方法，该方法包括通过采用整车标准测试工况转换的电池等效测试工况，进行电池的老化试验，分析电池性能演化过程，通过外特性分析法对该工况下电池衰减机理进行定量对比分析，在电池达到预设老化阶段时，提取定量的试验用锂离子电池进行拆解分析，基于微观机理直观分析等效测试工况下，电池主要的老化行为和老化路径，最后建立电化学‑热‑机械耦合老化机理模型，并依据试验数据进行电池的全寿命仿真，基于电化学‑热‑机械耦合老化机理模型，得到同体系不同型号锂离子电池在动力电池的不同等效测试工况下的老化过程和性能演化规律，实现电池内部特征与状态更准确的模拟分析。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微观机理汽车驾驶工况锂离子电池老化试验方法
本专利技术属于新能源汽车动力电池
，特别是涉及一种基于微观机理的汽车驾驶工况下锂离子电池老化试验方法。
技术介绍
动力电池系统作为新能源汽车主要动力源，其性能的好坏直接影响整车的动力性、经济性，成本以及寿命。同时，动力电池系统也是新能源汽车上成本最高的零部件，几乎占整车成本的40%以上。目前，锂离子电池由于在比能量、比功率、安全性能、循环性能等方面的诸多优势，成为了电动汽车中动力电池的首选，然而锂离子电池在电池化成后便开始经历老化过程，主要表现为容量衰减和内阻增加。对整车而言，则主要表现为续驶里程和动力性能的下降。当电池性能衰减到一定程度后，整车表现将严重下降，无法满足正常驾驶需求，甚至引发热失控等安全问题。按照国家相关规定，当电池容量衰减到80%后，就不适于应用在电动汽车上，也就意味着电池系统的车用寿命终止。因此，掌握锂离子电池的老化行为，准确估计和预测电池的老化状态，有助于更好地确定电池的安全边界，并且更合理地使用电池。目前，对于锂离子电池老化行为的研究，多是选用锂离子电池单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微观机理的汽车驾驶工况下锂离子电池老化试验方法，其特征在于,所述方法包括如下步骤：/n步骤1，测量锂离子电池单体的基本参数，并根据所述基本参数的测量结果筛选多个电池的容量、开路电压和内阻相同或相近的锂离子电池单体，作为试验用锂离子电池单体；/n步骤2，建立所述汽车的整车模型和控制策略模型，通过所述控制策略模型调节制动能量回收贡献率，以通过所述整车模型和所述控制策略模型的联合仿真，将整车标准驾驶工况转换为所述锂离子电池的等效测试工况，以所述锂离子电池的等效测试工况作为锂离子电池的老化试验和仿真试验的循环工况；其中，所述整车模型包括如下模型中的一个或多个：车辆模型、驱动电机模型、电池系...

【技术特征摘要】
1.一种基于微观机理的汽车驾驶工况下锂离子电池老化试验方法，其特征在于,所述方法包括如下步骤：
步骤1，测量锂离子电池单体的基本参数，并根据所述基本参数的测量结果筛选多个电池的容量、开路电压和内阻相同或相近的锂离子电池单体，作为试验用锂离子电池单体；
步骤2，建立所述汽车的整车模型和控制策略模型，通过所述控制策略模型调节制动能量回收贡献率，以通过所述整车模型和所述控制策略模型的联合仿真，将整车标准驾驶工况转换为所述锂离子电池的等效测试工况，以所述锂离子电池的等效测试工况作为锂离子电池的老化试验和仿真试验的循环工况；其中，所述整车模型包括如下模型中的一个或多个：车辆模型、驱动电机模型、电池系统模型、减速器及制动系统模型；所述控制策略模型包括：驱动控制模型和/或能量回收控制策略模型；
步骤3，在恒温25℃的恒温箱中对所述试验用锂离子电池单体在所述锂离子电池的等效测试工况下进行循环老化试验，并记录老化试验数据；所述循环老化试验过程中，在每达到预设容量测试间隔次数的循环老化试验后，进行容量测试，通过测试得到的当前可用容量和初始可用容量计算容量衰减比例，根据容量衰减比例将所述试验用锂离子电池单体的老化试验进行分段；
步骤4，当所述试验用锂离子电池单体的当前可用容量衰减至初始可用容量的第一预设比例时，提取定量的老化后的锂离子电池单体，利用基于微观机理的微观分析手段对所述老化试验各个阶段的试验用锂离子电池单体进行拆解分析，得到各所述试验用锂离子电池单体各老化阶段的微观分析结果；
步骤5，当所述试验用锂离子电池单体当前可用容量衰减到初始可用容量的第二预设比例时，完成所述试验用锂离子电池单体在所述锂离子电池的等效测试工况下的老化试验，根据试验过程测试得到的老化试验数据，使用锂离子电池外特性分析法进行所述试验用锂离子电池单体衰减机理的定量分析，得到定量分析结果；
步骤6，将老化方程、电池的热模型、活性材料的损伤模型与电化学模型耦合后，建立电化学-热-机械耦合老化机理模型；
步骤7，将所述微观分析结果与所述定量分析结果进行相互验证，根据所述相互验证的结果修正所述电化学-热-机械耦合老化机理模型；
步骤8，参照电池厂家和电池试验数据，对所述电化学-热-机械耦合老化机理模型关键参数进行综合标定，同时导入动力电池的等效测试工况下放电曲线与实际数据，作为模型的负载，进行试验用锂离子电池单体的全寿命仿真；
步骤9，通过对试验用锂离子电池单体的全寿命仿真得到同类型不同型号锂离子电池在相同等效测试工况下的老化机理，并以不同类型的电池等效测试工况作为模型的负载，得到相同型号电池在不同等效测试工况下的性能衰减和老化规律。


2.根据权利要求1所述的一种基于微观机理的汽车驾驶工况下锂离子电池老化试验方法，其特征在于,所述步骤2包括：在Cruise环境中建立所述整车模型以及与MATLAB软件的接口，并将MATLAB环境中建立的控制策略模型集成到Cruise中，通过Cruise环境中的循环工况仿真计算，完成所述车模型与所述控制策略模型的联合仿真，将整车标准驾驶工...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世春，郭斌，华旸，刘新华，曹耀光，陈飞，闫啸宇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11