著作出处：清华大学汽车安乐与节能国家重心实习室因为能源告急和境遇题目，电动汽车的繁荣相当急忙，更加是纯电动车。动力电池是电动车最环节的部件之一，电动车

因为能源告急和境遇题目，电动汽车的繁荣相当急忙，更加是纯电动车。动力电池是电动车最环节的部件之一，电动车上利用的动力电池包罗铅酸电池、氢镍电池、及锂离子电池等。因为锂离子电池比能量和比功率斗劲高，寿命长，无回顾效应等，于是锂离子电池成为电池的主流繁荣对象。锂离子电池中，磷酸铁锂电池因为安乐性较好，代价低廉，境遇友爱，高温轮回本能好等甜头，通俗利用于目前的电动车。

电动车上，为了更好地利用电池，必要有电池办理体系(BMS)来办理电池，通过适宜的电池办理算法，猜想电池的形态，包罗电池的荷电形态SOC，康健形态SOH，效力形态SOF，储能形态SOE等等，从而更好的诈骗电池。而BMS办理算法的主题之一即为描画电池电流和端电压合联的电池模子。

电池模子的主题参数包罗电池的容量，电池的阻容参数，又有电池的开途电压特征。日常以为电池开途电压是电池荷电形态SOC的函数。差别SOC下，电池的开途电压差别。关于新电池来讲，电池模子的这些参数可能通过电池实习测试获得。可是跟着电动车的运转，电池充放电轮回次数扩充，电池会渐渐老化，电池模子的参数也会随之转化。关于电池的容量和电阻等随电池的老化的转化情状曾经有较众咨议。而因为衰减前后，电池内部的正负极活性物质稳定，日常以为跟着电池的老化，电池的开途电压与SOC合联维系稳定。

本文正在差别的轮回工况下对车用磷酸铁锂动力电池举行充放电轮回,通过容量测试获得差别轮回次数后电池的容量衰减情状,通过HPPC测试获得差别容量衰减情状下的电池开途电压情状[3]。进而分解和斗劲电池差别容量衰减情状下,电池的开途电压弧线转化情状。各节电池的实习结果均表白，磷酸铁锂电池开途电压相关于电池SOC的合联有较大的转化，而相关于电池可用电量的合联转化较小。因为电池衰减重要机理为可用锂离子的牺牲，正在高电量区域电池开途电压弧线平台随容量衰减而渐渐消逝，正在低电量区域电池开途电压根基稳定。结果可用于指点实车电池开途电压弧线实习对象

以标称6.5Ah磷酸铁锂动力电池单体为实习对象，实习摆设UBT100-020-8ME电池实习台和崎岖温实习箱，举行了电池的轮回耐久性实习，并测试了差别衰减情状下的电池根基本能。

全部而言，轮回寿命实习采用了2节相像的磷酸铁锂电池行动实习对象举行充放电轮回，分散编号为电池1和电池2。轮回充电倍率采用为1C，放电倍率采用为2C。放电截止电压为2.0V，电池1充电截止电压为3.65V，电池2充电截止电压为3.85V。为加快电池衰减，采用电池充放电境遇温度为50℃。

电池准绳容量测试全部为：将电池足够静置于25℃下，将电池以1/3C恒流充电至截止电压3.65V，再恒压充电至电流小于1/20C；静置1h；以1/3C恒放逐电至放电截止电压2.0V；反复3次取放电容量均匀值行动电池此时的准绳容量值。

HPPC测试形式即为搀杂脉冲功率特征阶跃法，可能测试电池的容量和开途电压。实习措施为：将电池充满电，即调度电池SOC为100%；静置3h，丈量此时电池的端电压行动电池如今SOC下的开途电压；分散给电池施加选定倍率的充电脉冲和放电脉冲，并丈量电池的相应电压，从而得回电池如今SOC下的充电内阻情状和放电内阻，如图1所示；调度电池SOC至90%，相像形式测试电池的开途电压和内阻特征；反复以上历程直至电池SOC为0。HPPC测试电压电流弧线所示。

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跟着电池轮回次数的扩充，电池渐渐老化，电池容量渐渐衰减，各节电池的容量衰减情状如图3所示。

日常电池的开途电压以为是电池SOC的函数，以电池1为例，可能绘制差别衰减情状下，其开途电压与SOC合联如图4所示。

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可睹跟着电池容量的衰减，电池的开途电压与SOC合联弧线有较鲜明的转化。极端是电池正在SOC约80%支配电压平台跟着电池的渐渐老化而渐渐消逝。

而目前还没有文献清楚地指出电池开途电压弧线跟着电池衰减的转化情状。更加正在实车行使情状下，日常均以为电池的开途电压不随电池衰减而转化。然而，实习结果正好相反，假设不思考电池开途电压的转化情状，电池模子就无法确实的描画电池特征，也无法确实的猜想电池的形态及提出合理的办理算法。为了对电池衰减后的开途电压举行详细的分解，必要扼要分解电池的衰减机理。

锂离子电池又被称为摇椅电池，正在电池充电的光阴，可用锂离子从正极脱嵌，穿过隔阂嵌入负极原料；而电池放电的光阴，锂离子从负极脱嵌，穿过隔阂嵌入正极原料。则容易大白电池的容量由电池的正极活性原料、负极活性原料和可用锂离子决断。则电池的容量衰减机理也可能归结为电池的正负极活性原料牺牲和可用锂离子的牺牲。

M.Kassem对贸易磷酸铁锂电池举行测试，并通过对衰减后电池正负极原料电化学分解，结果表白关于贸易磷酸铁锂电池来讲重要衰减机理是因为负极SEI膜拉长等导致的可用锂离子的牺牲，而其正负极活性原料牺牲较少。

电池SOC差别即代表了电池正负极原料中锂离子浓度的差别，即对应于电池正负极差别的均衡电势。而电池的开途电压可能简易地修模如公式(1)所示。

关于常用的正极为磷酸铁锂，负极为石墨的动力电池，其电池开途电压与正负极电势示希图如图5所示。总共充电历程中，磷酸铁锂正极电势根基转化很小，而石墨负綦重要有三个平台，代表了三个相变历程，正在图中以I，II，III标示。则电池的开途电压弧线也会有相应三个平台。

常用的磷酸铁锂电池，其重要的衰减机理是可用锂离子的牺牲，则衰减后的情状如图5所示，可睹正在惟有可用锂离子牺牲的情状下，对应电池开途电压弧线平台I会有相应的鲜明削减。而电压平台II和III转化较少。

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遵循2.2节电池衰减机理的分解，从电池修模的角度，日常以为电池开途电压是电池SOC的单值函数；可是从电池衰减的角度来看，为了更好地观看电池开途电压转化情状，该当绘制开途电压与电池内部节余电量的合联图。

电池1开途电压与电池内部电量合联随电池衰减的转化情状如图6所示。可睹跟着电池轮回次数扩充，电池容量削减，而电压平台II和III区域，亦即电量0～6Ah界限内，电池的开途电压根基维系稳定。

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而电池电压平台I处电池开途电压弧线所示，可睹，跟着电池容量的衰减，对应电池开途电压弧线节分解，电压平台I渐渐消逝。通过简易的标定，即可能遵循电池的容量衰减情状，分解获得电池的开途电压转化情状。

电池2开途电压跟着容量衰减的转化情状分解也有似乎的结果，如图8所示，其平台II和III根基没有转化，而平台I则表示出了鲜明的衰减，与电池1的结果相像，从而可能验证之前的结论。

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通过本节的分解，可能获得电池开途电压和电池电量合联转化情状。正在对电池开途电压和电量合联无误猜想的基本上，容易获得电池开途电压和SOC的合联弧线，从而用于车用BMS的电池模子和办理算法。

此分解形式也可正在汽车上竣工。基于对电池容量衰减机理的分解，正在汽车上，通过对电池正负极活性原料和可用锂离子的衰减情状，即分解获得电池的开途电压转化情状。

对车用磷酸铁锂动力电池举行了耐久性测试，分解了差别衰减情状下，电池的开途电压弧线转化情状。

正在差别的轮回工况下对电池举行充放电轮回,通过容量测试获得差别轮回次数后电池的容量衰减情状,通过HPPC测试获得差别容量衰减情状下的电池开途电压情状。各节电池的实习结果均表白，磷酸铁锂电池开途电压相关于电池内电量的合联根基稳定，而因为电池衰减重要机理为可用锂离子的牺牲，正在高电量区域的开途电压弧线平台随容量衰减而渐渐消逝。实习结果可用于指点汽车电池开途电压弧线的标定。