Метод испытаний на аккумулятор гибридного транспортного средства.

В гибридный автомобильс, В питании батарея обычно используются мощные батареи, состоящие из множества литий-гидридных ячеек, соединенных последовательно. Эти батареи характеризуются мощностью высокой зарядки и разряда, низкая потеря, и высокий мгновенный ток разгрузки. Внутреннее сопротивление является очень важным техническим параметром для питания батарей поскольку он измеряет легкость передачи ионов и электронов внутри батареи. Это значительно влияет на зарядку и сброс батареи, текущий, тепловое образование, и потеря энергии.

Характеристики сопротивления аккумулятора

1. Эквивалентная цепь сопротивления аккумулятора

Внутреннее сопротивление батареи включает в себя оба устойчивость. Омическое сопротивление - это сопротивление электродных материалов, электролиты, сепараторы, и сопротивление контакта между различными частями батареи. Поляризационная сопротивление относится к внутреннему сопротивлению, вызванной поляризацией во время электрохимических реакций между положительными и отрицательными электродами.

В эквивалентной модели схемы, R1 представляет батарею омическое сопротивление, в то время как R2 и R3 представляют Поляризационная сопротивление. Омическое сопротивление, как правило, является постоянной, которая существенно не изменяется и в основном определяется такими факторами, как система материалов батареи, внутренняя структура, и метод соединения. С другой стороны, Поляризационная сопротивление более чувствительна к внешним факторам. Например, ток заряда и разряда, рабочая температура, и состояние заряда (Соц) Все влияют на это сопротивление.

2. Внутреннее сопротивление AC

Внутреннее сопротивление батареи может быть измерено с использованием различных методов, основанных на различных принципах. Согласно принципам и методам тестирования, Внутреннее сопротивление батареи может быть классифицировано на Внутреннее сопротивление AC и DC Внутреннее сопротивление.

Если а 1 Синусоинус -сигнал синусоидальной волны применяется к положительным и отрицательным терминалам батареи батареи, Значения R2 и R3, как правило, небольшие и могут быть пренебрежны на этой частоте. Внутреннее сопротивление, измеренное с использованием этого метода, ближе к омическое сопротивление R1.

Ак тестирование на внутреннее сопротивление основано на этом принципе. Применив 1 Синусоинус -сигнал синусоинасового тока на положительные и отрицательные клеммы батареи и измерение падения напряжения и сигнала тока, импеданс батареи можно рассчитать. Поэтому, Внутреннее сопротивление переменного тока приблизительно равна омическому сопротивлению R1. В линии производства аккумуляторов, Тестеры внутренней сопротивления обычно используются для проверки отдельных клеток, и внутреннее сопротивление, измеренное такими тестерами, является Внутреннее сопротивление AC.

3. DC Внутреннее сопротивление

Гибридный автомобиль питания аккумуляторных аккумуляторов состоит из нескольких ячеек, подключенных последовательно, обычно с диапазоном напряжения 200–400 В. Из -за высокого напряжения аккумулятора, постоянный ток (Ток) Методы тестирования обычно используются для обеспечения безопасности и оборудования.

В тестировании внутреннего сопротивления округа Колумбия, Импульс постоянного тока применяется к батарее. Этот ток импульс обычно длится на короткое время.

Тестирование внутреннего сопротивления постоянного тока обычно проводится в лабораторных условиях с использованием специализированного оборудования для разряда заряда. Внутреннее сопротивление постоянного тока может отражать истинное состояние внутреннего сопротивления аккумулятора в определенных условиях. Он включает в себя оба омическое сопротивление и Поляризационная сопротивление и дает представление о зарядке и выгрузке батареи, а также о статусе старения. Поэтому, Внутреннее сопротивление постоянного тока является важным техническим индикатором для оценки аккумуляторов.

4. Факторы, влияющие на внутреннее сопротивление батареи

Внутреннее сопротивление аккумулятора тесно связано с условиями внешней нагрузки и рабочей средой батареи. Это динамическая переменная, находящаяся под влиянием нескольких факторов, включая:

Рабочая температура
Состояние батареи SOC
Зарядка и размер текущего размера
Продолжительность циклов зарядки и разрядки

Для питания аккумулятор, Внутреннее сопротивление обычно измеряется в определенном состоянии, например, полностью заряженное состояние при комнатной температуре, Если не указано иное.

DC Внутреннее сопротивление (Дверь) Метод тестирования

Гибридный автомобиль Аккумуляторы, как правило, представляют собой мощные батареи, которые работают при высокой мощности и частых зарядных и сброшенных условиях. Поэтому, При тестировании внутреннего сопротивления гибридной батареи транспортного средства в лабораторных условиях, Параметры теста, такие как размер текущего, продолжительность, аккумулятор Soc, и рабочая температура должна имитировать фактические условия использования батареи в транспортном средстве.

Метод тестирования гибридного аккумулятора внутреннего сопротивления подробно описан в ГБ/т 31467.1-2015, Статья 7.2. Конкретные шаги следующие:

Постоянный ток используется для импульсного заряда и разряда.
Выписка длится для 18 секунды, Зарядка длится 10 секунды, и между ними 40-секундный период отдыха между.
Температура окружающей среды устанавливается на 40 ° C, комнатная температура, 0° C., и -20 ° C..
Soc батарея установлена на 80%, 50%, и 20%.
Запишите напряжение аккумулятора и соответствующий зарядный и разрядный ток в каждый момент.
Рассчитайте внутреннее сопротивление на основе формулы сопротивления разряду, с продолжительностью тестирования 0.1 с, 2 с, и 10 с. Расчет сопротивления заряда аналогичен сопротивлению разряду.

Исследования по методам тестирования внутреннего сопротивления аккумулятора на основе тестирования транспортных средств

В практических приложениях, Не всегда возможно проверить аккумулятор в лабораторных условиях, Особенно, когда батарея уже установлена в автомобиле. В таких случаях, Задача заключается в том, как получить параметры внутреннего сопротивления батареи в реальных условиях тестирования транспортных средств. Во время тестирования транспортных средств, Данные в реальном времени из различных систем, такой как двигатель, электродвигатель, и батарея, можно собрать с помощью оборудования для сбора данных.

Рассмотрим пример гибридного транспортного средства Тест на состояние транспортного средства. Тест длится 30 минуты (1,800 секунды), с частотой выборки 10 Гц. Собранные данные включают напряжение батареи, текущий, температура, и соц, Отражая состояние зарядки и сброса аккумулятора во время фактической работы транспортного средства. Собранные данные допускают расчет внутреннего сопротивления батареи в реальных условиях.

Формула расчета сопротивления аккумулятора на основе данных транспортного средства

Из собранных данных, можно наблюдать, что, Во время фактических условий вождения, Аккумулятор обычно работает под зарядкой и разрядкой в течение большей части времени, с продолжительностью пульса 1–2 секунды.

Давайте определим направление тока разряда как положительное, а направление тока зарядки как негативное. $V_B$ представляет напряжение с открытым кругом батареи, пока $V_O$ выход на напряжение от аккумулятора на внешнюю нагрузку, и $Ведущий$ внутреннее сопротивление.

В момент времени $T_1$ , напряжение и ток батареи обозначены как $V_1$ и $I1i_1$ , и в момент времени $T_2$ , Значения есть $V_2$ и $I2i_2$ . На основе теории схем, Следующие уравнения могут быть получены:

$r(1)V_1 = V_{ОК} – I_1 times r Quad (1)$ $r(2)V_2 = V_{ОК} – I_2 times r Quad (2)$

Из уравнений (1) и (2), Внутреннее сопротивление батареи $Ведущий$ можно рассчитать как:

$frac{V_1 – V_2}{I_1 – I_2} \квадратный (3)$

Если в момент времени $T_1$ , $0i_1 = 0$ , затем:

$frac{V_1 – V_2}{I_2}$

Эта формула согласуется с национальным стандартным методом, где применяются постоянный разряд и заряд, с начальным током, установленным на ноль.

Метод расчета внутреннего сопротивления батареи на основе данных транспортного средства

Используя формулу (3) и фактические данные, собранные во время тестирования транспортных средств, Внутреннее сопротивление батареи может быть рассчитано в определенных условиях (такие как время, температура, и соц). Например, Если мы хотим рассчитать внутреннее сопротивление для 1-секундной продолжительности импульса, Расчет заключается в следующем:

Выбор данных: Первый, Выберите сегмент зарядки и сброса данных в определенных условиях (температура и соц), и рассчитайте внутреннее сопротивление за каждый 1 секундный период, такой как $R3,…,RNR_1, R_2, R_3, \точки, R_n$ .
Обработка данных: После удаления любых выбросов или ненормальных данных, Рассчитайте среднее значение результатов, чтобы определить внутреннее сопротивление батареи в этих условиях.

Этот метод может быть использован для расчета внутреннего сопротивления для продолжительности импульса 2 секунды или 10 секунды, в зависимости от приложения.

Пример расчеты внутреннего сопротивления батареи

Представлен пример расчета внутреннего сопротивления для гибридной батареи транспортного средства. В таблице ниже показаны собранные данные в реальном времени, в том числе время, Соц, Напряжение аккумулятора, текущий, и температура, с конечным столбцом, представляющим расчетное 1 секундное внутреннее сопротивление. Устранение любых выбросов, Среднее значение получается для лучшей точности.

Заключение

Внутреннее сопротивление батареи значительно влияет на производительность батареи, и тестирование внутреннего сопротивления является важной частью развития гибридного транспортного средства. В лабораторных условиях, Гибридная батарея аккумулятора Внутреннее сопротивление обычно проверяется в соответствии с национальным стандартом ГБ/т 31467.1-2015.
В ситуациях, когда лабораторные испытания невозможно, Внутреннее сопротивление может быть рассчитано путем сбора конкретных данных о рабочем состоянии с батареи гибридного транспортного средства. Описанный здесь метод может соответствовать требованиям для большинства инженерных приложений.