混合动力汽车电池系统使用寿命的仿真分析

混合动力汽车电池系统使用寿命的仿真分析

混合动力汽车能够满足日益严格的排放法规要求。与传统汽车相比，混合动力汽车集成了更多的电气系统。这些电气系统，尤其是电池系统对环境温度十分敏感，若温度过高则会加速电池系统的老化，缩短混合动力汽车的寿命。而电池系统的二次更换将造成混合动力汽车的使用成本增加，若能实现对电池系统使用寿命的仿真分析，则可以在混合动力汽车设计时提高电池系统的使用寿命。

电池系统老化的主要原因在于电池电极与电解液的接触面会形成电阻较大的钝化膜。在宏观上，电池系统的老化还受温度和电池初始荷电状态的影响。对于钝化膜造成的电池系统老化，利用钝化膜增长和锂离子损失机理进行建模，最终得到电池系统内阻增长和容量衰减的预测模型。在此模型上，考虑宏观因素对电池系统使用寿命的影响。将温度对电池系统老化产生的影响进行分析时，考虑电池使用寿命的衰减是一个长期变化的过程，因而将温度产生的影响转化成加速因子，转化时采用阿伦尼乌斯公式。将电池初始荷电状态对电池系统老化产生的影响进行分析时，需要借助于统计数据，将电池初始荷电状态作为唯一变量，建立其与电池系统内阻之间的关系。对该方法进行验证时，采集伯明翰、马德里和巴黎这3座城市2013～2014年混合动力汽车的行驶数据，建立电池系统内阻增长和容量衰减的预测模型、温度转化后的加速因子以及电池初始荷电状态与电池系统内阻之间的关系。对使用10年的电池系统容量进行预测，预测结果与实际结果的误差低于10%。

Armin Traussnig et al.SAE 2016-01-0201.

编译：王祥