提高电池组寿命和性能 英国开发低成本DTV法

　　寿命是影响锂离子电池使用成本的重要的条件，因此各大厂家都纷纷采用各种手段提高自家锂离子电池的常规使用的寿命。锂离子电池的常规使用的寿命多个因素息息相关，其中电池组管理策略对锂离子电池组的常规使用的寿命有着显著的影响。

　　为了更好的管理整个电池组，控制电路(BMS)需要对电池组中的单体电池的健康状态(SOH)进行实时的监控，以便能及时对电池组的供电和充电做调整，从而提升电池组的寿命和性能表现。

　　传统的SOH监控方法主要是采集电池的容量衰降和功率衰降数据，这种方法较为简单、粗略，无法分辨不同的衰降机理造成的衰降，因此无法准确判断电池的SOH状态，因此这种监控策略是相当低效的一种方法。

　　英国帝国理工大学的Yu Merla开发了一种基于温度和电压的SOH监控方法——温度电压微分法(DTV)，该方法基于Maher和Yazami两人在利用熵和焓分析锂离子电池电极状态的杰出工作，该方法仅需要测量电池在连续放电过程中温度和电压的变化，就可依据这一些数据推断锂离子电池的SOH状态。

　　Yu Merla采用4只5Ah的方形锂离子聚合物电池(正极NCM，负极石墨)并联成为电池组(其中一只电池预先经过了老化处理，用于测试该方法是否有效，电池组采用主动风冷散热)，并在每只电池中间位置安放了K型热电偶，用于测量电池表面温度。

　　实验中发现，在开始放电的时候，三只全新的电池电流比较大，但是在放电后期老化电池的电流反而要高于三只新电池。一般来说大电流放电会加速电池的衰降，在移除负载后，由于不同衰降程度的电池之间有电压差，因此并联电池之间还会发生充放电以达到相同电压，这会促进造成电池的衰降，因此对于电池组来说，需要及早鉴别出衰降过大的电池并及时进行更换。

　　对采集的电池电压和温度等数据利用MATLAB软件进行微分处理，dT/dV曲线的峰的位置和宽度等信息可拿来表征电池的SOH状态，从分析结果上能够准确的看出放电过程中，老化电池的dT/dV峰的电压更低，峰宽更宽。

　　在实际应用中假如发现某个电池的dT/dV峰的电压明显低于其他电池，峰宽明显大于其他电池，这说明该电池出现了老化，并联电池组内电流分布出现了不均匀的现象，该老化电池有必要进行及时更换。

　　在充电过程中由于产热较少，散热较快，既dT/dt0，因此出现了负峰。所以在曲线上出现了两个dT/dV=0的点，由于电压与活性物质的相型之间密切关系，因此能根据该点的位置跟踪活性物质的相变点。

　　从统计数据上能够正常的看到，充电过程，老化电池的两个dT/dV=0点的电压和出现负峰值的电压都明显高于另外三只正常电池的电压，因此该数据也能够适用于检测电池的SOH值。

　　相比于低频交流阻抗法，ICA法，DHTV法等检测的新方法，DTV方法仅需要数量有限的热电偶采集电池温度数据，通过与BMS实时采集的电压数据来进行微分处理，就能够得到单体电池的SOH状态，因此DTV检测的新方法的使用成本要远低于其他方法。

　　由于成本低廉，方法简单，DTV方法十分适合用于电池组中单体电池的SOH状态检测，及时有效地发现老化电池，提醒用户来更换，有效提升电池组的寿命和安全性。该项技术能应用在电动汽车电池组、智能手机和笔记本电池的SOH状态监控，用来提高提高电池的寿命和性能。

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