以往对动力电池的轮回寿命磋商往往仅限于电池单体或模组，鲜有针对动力电池编制的磋商报道。因为短板效应，电池编制的功能寻常由其内部最差单体电池决心，以是单

以往对动力电池的轮回寿命磋商往往仅限于电池单体或模组，鲜有针对动力电池编制的磋商报道。因为短板效应，电池编制的功能寻常由其内部最差单体电池决心，以是单体电池的不类似性会导致电池编制的功能大幅度低落，格外是电池编制的寿命会受到较大影响。

是以考试寻找电池编制寿命衰减秩序，征战动力电池编制寿命评估手段和寿命模子，为征战动力蓄电池火速寿命测试和评议手段供应根据，对电池编制正在整车上的合理使器具有首要事理。

磋商对象：试验采用搀杂动力车用310.8V/37Ah高能量型三元动力电池编制行为磋商对象，动力电池编制由7个模组串联而成，每个动力电池模组由12个动力电池单体串联而成，一共动力电池编制的组合体例为1并84串。试验用电池编制及其电池单体的首要参数如表1所示。

试验配置：动力电池编制行使美国BitrodeFTF2-600/50-750BS型动力电池模仿器实行轮回寿命及功率内阻试验，行使弗利兹F-7.5-HPRO型水冷机对轮回中的电池编制实行冷却，锂离子动力电池编制轮回寿命试验台，如图1所示；动力电池单体行使美国BitrodeMCV12-100/50/10-5型动力电池模仿器、巨孚FTH-1000-40-OP-5D型境遇箱实行单体电池轮回寿命试验，行使ZenniumP10电化学办事站实行调换阻抗试验。

为了包管据验结果的可比拟性，从统一批次样品膺选取类似性较好的电池单体判袂正在差别温度下实行差别放电深度（DOD边界）的比拟实习。动力电池单体的轮回试验手段如下所示：

1）100%充放电深度(100%DOD)：电池单体轮回试验判袂正在室温和40℃境遇下实行，采用1C恒流充电至单体电压到达4.24V，然后转恒压充电直至电流小于等于1.85A时逗留充电，静置30min，以1C恒放逐电至单体电压为3.00V，静置30min，反复上述办法实行轮回试验；每100个轮回实行容量标定及调换阻抗试验。

2）80%充放电深度(80%DOD)：电池单体轮回试验判袂正在室温和40℃境遇下实行，采用1C恒流充电至单体电压到达4.24V，静置30min，以1C恒放逐电至单体电压为3.00V，静置30min，反复上述办法实行轮回试验，每100个轮回实行容量标定及调换阻抗试验。

1）100%充放电深度(100%DOD)：根据DB31/T634-2012。为了避免电池编制内温度不类似对其轮回寿命的影响，试验正在室温（25±5）℃境遇温度下实行，轮回历程中冷却液温度为25℃，流量8L/min。采用1C充电至总电压到达352.8V，然后转恒压充电直至电流小于等于1.85A时逗留充电（CC-CV），静置30min；以1C恒放逐电至单体电压到达3.00V，静置30min；共实行了170个轮回，如图3a所示。

2）80%充放电深度(80%DOD)：电池编制轮回试验正在室温境遇温度下实行，轮回历程中冷却液温度为25℃，流量8L/min。采用1C恒流充电至总电压到达348.6V，静置30min，然后以1C恒放逐电至总电压290.8V，静置30min，试验手段如图3b所示；共实行了2500个轮回。每200或100次轮回做一次容量标定，同时正在固定SOC特定充电和放电电流下实行直流电阻(DCIR)试验，容量标定即对电池编制实行3次100%DOD充放电试验；DCIR试验，最初需求电池编制1C充电至总电压311.56V（CC-CV，截止电流为1.85A），静置30min，然后20A充电和20A放电各10s，120A充电和120A放电各10s，1C放电至单体截止电压为3.00V，进而准备各个脉冲电流下的直流电阻值。

动力电池单体正在室温（25±5）℃境遇下，以80%DOD和100%DOD实行了500次轮回寿命试验；每200或100次轮回实行100%DOD充放电以标定容量。如图4所示，电池单体100%DOD轮回寿命初始放电容量为38.00Ah，200次轮回寿命后容量为38.24Ah，容量保留率为100.63%，这大于电池编制100%DOD170次轮回后99.46%的容量保留率；500次后放电容量为37.57Ah，容量保留率为98.87%。80%DOD轮回寿命初始放电容量为38.73Ah，200次轮回寿命后容量为38.36Ah，容量保留率为99.04%；500次轮回寿命后放电容量为36.66Ah，容量保留率为94.66%。电池编制80%DOD实行400次轮回寿命之后容量保留率为96.72%，600次之后容量保留率为91.76%。

动力电池单体室温下容量-电压弧线所示，可能看出NCM三元体例电池放电电压平台正在4.15V~3.30V之间，充电电压平台正在3.50V~4.20V之间。图a为80%DOD判袂正在0至500次轮回后的容量-电压弧线次轮回后放电容量衰减较量昭着。图b为100%DOD正在0至500次轮回后容量-电压弧线，放电容量并没有昭着的衰减。

图6动力电池单体40℃下80%及100%DOD轮回寿命弧线%DOD轮回寿命初始放电容量为40.19Ah，200次轮回寿命后放电容量为38.04Ah，容量保留率为94.65%；500次后放电容量为36.66Ah，容量保留率为91.22%。100%DOD轮回寿命初始放电容量为39.22Ah，200次轮回寿命后容量为37.58Ah，容量保留率为95.82%；500次后放电容量为35.88Ah，容量保留率为91.48%。由图4和图6得出，500次轮回后，正在室温及40℃下均是100%DOD轮回放电容量保留率大于80%DOD轮回放电容量保留率（轮回告终后满放容量/初始满放容量）；同时正在40℃下轮回寿命容量衰减速度大于正在室温下容量衰减速度，申明正在高温下会加快电池容量衰减，低落电池的轮回寿命。

动力电池单体40℃下容量-电压弧线次轮回后的容量-电压弧线次轮回之间放电容量衰减较赶疾。图b为100%DOD正在0至500次轮回后容量-电压弧线，由图中可得放电容量正在100至200次轮回之间衰减赶疾。

动力电池单体正在室温及40℃下80%DOD轮回寿命前后调换阻抗图谱如图8所示。锂离子电池的电池阻抗(Rcell)囊括电解液的阻抗(Rs)、电极与电解液界面的电荷传质阻抗(Rct或称电化学反响阻抗)、锂离子正在电极及其界面相近的扩散Warburg阻抗(Zw)。电极的阻抗谱图由高频区的半圆和低频区的一条斜线构成，此中阻抗谱弧线正在高频区与Z’real轴的交点为Rs，高频区的半圆代表Rct，低频区的斜线则对应着Zw。由图可看出，电池单体80%DOD正在室温、40℃下500次轮回寿命前后Rs扩充明显判袂由轮回前的0.9mΩ、1.0mΩ酿成轮回后的2.0mΩ、2.4mΩ，而Rct和Zw正在轮回寿命前后并没有昭着增大。

动力电池编制正在室温（25±5）℃境遇下，轮回历程中冷却液温度为25℃，流量8L/min，以100%的充放电深度（100%DOD）实行了170次轮回寿命试验。充放电容量与轮回次数闭连弧线%，此中库伦效劳（库伦效劳等于放电容量与充电容量的百分比）永远大于100%；正在前15次轮回放电容量呈上升趋向，这注解动力电池编制处于活化历程

动力电池编制正在室温（25±5）℃境遇下，轮回历程中冷却液温度为25℃，流量8L/min，以80%DOD实行了2500次轮回寿命试验；每200或100次轮回（1600次轮回之前每轮回200次标定容量，1600次轮回之后每轮回100次标定容量）实行一次功能测试，即实行3次100%DOD充放电以标定容量，以及正在50%SOC差别脉冲电流下实行DCIR试验。如图10所示，电池编制初始放电容量为38.98Ah，2500次轮回寿命之后放电容量仅有10.20Ah；正在1200次轮回之前容量衰减迂缓，容量失掉为5.58Ah容量失掉率为14.3%；正在此之后容量赶疾衰减，1200~2500次轮回之间容量失掉为23.2Ah容量失掉率为59.5%；正在全轮回寿命光阴容量衰减率为73.8%。库伦效劳表露先上升后低落的趋向，正在400次轮回之前库伦效劳不息升高往后渐渐低落，正在1700次轮回后库伦效劳小于100%。

此动力电池编制轮回寿命的总体秩序是容量衰减跟着轮回次数的扩充而加疾。这与文献中报道的电池单体容量衰减趋向有必定的区别，这是因为电池编制由大宗电池单体构成，电池单体的不类似性对电池编制的容量存正在首要影响，同时也含混了电池单体的蜕变趋向，使其与电池单体的容量蜕变趋向存正在必定区别。

为了磋商电池单体压差对电池编制容量的影响，正在2500次轮回试验中，每次功能试验均纪录充电、放电末梢电池包内84只电池单体的最高电压与单体最低电压之间的压差，图11涌现了18次功能标定试验得到的电池编制容量与电池单体压差之间的蜕变闭连。从实习结果可知，电池编制初始放电末梢压差为0.171V、充电末梢压差为0.018V，2500次轮回后放电末梢压差为0.550V、充电末梢压差为0.286V。

从图中可能看出，一方面正在一共轮回寿命光阴放电末梢的压差永远大于充电末梢的压差，而且表露出渐渐增加的趋向；另一方面跟着轮回次数的扩充不管是充电末梢压差仍是放电末梢压差均正在不息扩充，而且扩充速率越来越疾；与之相对应的，轮回历程中跟着电池单体压差扩充速率加疾电池编制的容量衰减速率也变的越来越疾，格外正在1200次轮回后这一对应秩序愈加昭着。

正在轮回寿命试验前期，电池编制压差较小，其容量衰减首要是由构成编制的电池单体自身容量衰减所酿成的。跟着轮回次数的扩充，部门电池单体电压加快低落导致电池编制总电压或单体电压提前到达放电截止条款，与之相对的其它单体还未到达放电截止条款从而导致这部门单体容量并未完整放出，进而导致电池编制放电容量削减。是以，正在压差较大的状况下，电池编制放电容量并不行完整反应出电池编制自身所具有的容量。综上，电池编制的容量蜕变趋向是电池单体容量自身衰减与电池单体间不类似性加剧的归纳显露，与单体容量衰减秩序有较大区别。

电池编制DCIR试验，编制充电至总电压311.56V，然后20A充电和20A放电各10s，120A充电和120A放电各10s，准备各个脉冲电流下的直流电阻值。DCIR（Direct Current Internal Resistance）直流内阻的测试，电池的内阻囊括欧姆电阻和极化内阻两部门，直流内阻的测从量是将两部门的电阻整体思虑并丈量的手段。内阻是权衡电池功能的首要目标，内阻小的电池大电放逐电技能强，内阻大的电池则相反。

从图12可能看出，跟着轮回的实行DCIR表露先低落后安稳再渐渐上升的趋向，而且正在差别电流下的充电内阻和放电内阻均表露出一样的蜕变趋向；正在1200次轮回后电池编制的DCIR内阻增速加疾，这与图5和图6中1200次轮回后容量加快衰减和充放电末梢压差加快增大相对应。20A充电、放电内阻由轮回寿命下手前的130.0mΩ、120.0mΩ增大为轮回寿命告终时的160.0mΩ、150.0mΩ，120A充电、放电内阻由轮回寿命下手前的115.0mΩ、113.0mΩ增大为告终时的147.5mΩ、150.8mΩ。

因为编制总压为压311.56V，是以20A充放电功率均为6231.2W，120A充放电功率均为37387.2W。从表2可得出轮回寿命告终后，编制正在20A电流下充、放电功率失掉率判袂为1.03%、0.96%，正在120A电流下充、放电功率失掉率判袂为5.68%、5.81%。直流内阻增大导致电池编制的功率失掉扩充，而且充放电电流越大由内阻酿成的功率失掉愈明显。

动力电池编制正在现实行使历程中其本身直流内阻相看待外接负载具有分压影响，即内阻越大其所酿成的压降越大；同时内阻增大电池编制对外输出功率相应低落；内阻上耗费的功率扩充，单体内部产热就会扩充使得单体内部温度升高。一方面轮回历程中每只单体内阻扩充存正在区别，其爆发的压降也不类似，酿成单体电池间电压的不类似性扩充；另一方面内阻耗费功率扩充单体电池内部温度升高，会酿成电池编制内温度匀称性变差，温差变大会进一步加剧单体电池间电压的不类似性。

是以跟着轮回寿命的实行单体间内阻的区别会导致单体电压不类似性扩充，同时内阻增大会导致产热量扩充、温差变大，进一步以致单体电压类似性变差；内阻和温度之间的巧合影响会加剧单体电压间的不类似性，低落电池编制放电容量，缩短其轮回寿命。

对动力电池编制80%DOD轮回寿命每200次或100次轮回后容量标天命据实行拟合，所得拟合弧线所示。可得出此款NCM三元体例动力电池编制正在轮回历程中放电容量独立于轮回条款随轮回次数的蜕变遵从幂函数衰减蜕变秩序，即y=a+b×x^c；此中y代表放电容量，x代表轮回次数，a、b、c均为常数(a=38.85276,b=-2.57267×10-5,c=1.78365)；校正决心系数R2=0.98998，示意拟合度至极好，此动力电池编制寿命模子能预测和评估动力电池编制的现实行使寿命，可认为电池编制的合理行使供应根据

（1）看待电池编制，电池单体内阻增大，因为分压影响单体间的压差扩充；同时，内阻扩充电池内部产热扩充，电池编制内温差变大会进一步增大电池单体之间的压差。电池编制内单体内阻蜕变及温度不匀称之间的耦合影响，导致单体压差也正在加快增大，进而导致电池编制容量加快衰减，影响其轮回寿命。

（2）此三元体例动力电池编制正在轮回历程中放电容量独立于轮回条款随轮回次数的蜕变遵从幂函数衰减蜕变秩序，即y=a+b*x^c；此动力电池编制寿命模子，能预测和评估动力电池编制的现实行使寿命，可认为电池编制的合理行使供应根据。

（3）看待动力电池单体，正在室温下100%DOD和80%DOD轮回寿命其容量保留率均大于电池编制相应容量保留率；同时，动力电池单体无论是正在室温仍是40℃下100%DOD轮回寿命后容量保留率均大于80%DOD轮回后容量保留率；另外，正在40℃下轮回寿命容量衰减速度大于正在室温下容量衰减速度，申明正在高温下会加电池速容量衰减，低落电池轮回寿命。