电池温度对电池老化的影响
没有热管理和不对称的传热边界条件,在这个8s 2p 锂离子电池模块中创建了一个热梯度。因此,电池的降解不均匀。在温度较高的细胞中,容量衰减得更快。这是一种不可取的情况,因为它会导致模块进入不平衡的SOC状态。
该电池块采用具有温度效应的等效电路建模,并考虑了循环次数和温度对容量衰减和内阻增加的影响。
该模块在充电和放电时都以恒定功率的方波循环。电流改变方向基于最小和最大电池充电状态(SOC)。
连续计算单个电池容量,结果显示温度越高,老化率越高。
在这个例子中,我们建模一个8S2P拓扑的锂离子电池组。每个电池都被参数化,以代表一个1.5安培小时,18,650市售电池的电学行为,我们将其数据表数字化并转化为等效电路参数,使用web应用程序计算内阻及其温度依赖性,基于恒流放电曲线。单个电池单元通过传导相互交换热量。顶部的两个细胞通过对流将热量排出到环境中。底部的两个电池是隔热的。
除了描述电学行为的数据表信息外,我还添加了一些假设的退化相关参数,以模拟长期循环和性能的影响,以及退化对温度的依赖。重要的是要强调这些退化率不是真实的,因为数据表中没有老化信息,而且它们被极度夸大,以便在很短的时间内发生显著的退化,以供演示。
Simscape电气电池块具有内阻增加和容量减少作为循环计数的函数的规定。在这种情况下值得注意的是,有效循环计数在整个包中不会是均匀的,因为不均匀的温度会导致不同的降解率。该电池组在充电和放电时都以300瓦的方波循环。充电和放电之间的切换是基于电池荷电状态达到上下限阈值。模拟总时间为100小时。
由于系统的不对称热布局,每个单元的温度演化不同。顶部的细胞比底部的细胞更冷,这意味着它们的衰老速度也不同,即它们的容量和内阻不同。这种细胞降解的分化进化有效地意味着每个细胞发展出与周围细胞不同的周期生命。所以在这里,我们可以看到热细胞的有效循环计数比冷细胞的要大,因为它们的容量退化得更快。
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