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充电机直流母线上的纹波会影响电池寿命吗?

2018/09/13
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这个问题,是国康问题的,我回家准备把这个问题稍微详细一些展开。从原则上来说,这个问题“Does the current ripple influences the lifetime of the battery?”其实还是比较平常的。
 
在群里还有兄弟提了以下的假设
 
电机驱动器对电池电流倒灌对电池的影响超过充电对电池的影响。电动汽车中的电机驱动器对电池的电流倒灌分三个方面,一是电机状态转换时,比如突然停车等;二是电机磁场控制时,现在的控制算法是 FOC 的力矩控制模式,当电流或者磁场矢量突变时;三是每一个开关周期,此时直流母线上是一个震荡电流,负载越轻,震荡越大。 电池的分布参数,与驱动器中一些高频成分引起的共振会超过高频成分本身。
 
电池是一个不同 SOC 和频率存在较大响应差异的,纹波的迭代主要在频率响应上对电池产生影响。
 
这个频率响应的过程也确实值得思考
 
我初步找了两个数据源来提供这个影响:
 
1)短期内无影响(电池系统层面的测试)
 
Sven De Breucker 在《Impact of Current Ripple on Li-ion Battery Ageing 》一文中,做了一些实验和测试。这个实验是基于 4 个月的短期实验来做的
 
 
这项研究主要对 DC-DC 转换器纹波电流锂离子电池的老化影响,使用两个双向构建的 dc-dc 转换器连接到两个相同的 12 kWh / 28 kW 锂离子电池。
 
两个电池组一个经受较高得纹波电流,一个几乎没有。在每个月结束时
 
月通过 HPPC 测试来测量电池得参数情况。
 
做下来影响基本不大
 
 

 

 
2)长期影响也不大(Twelve prismatic 28 Ah Li-ion cells with NCM111)
 
ALEXANDER BESSMAN 在《Interactions between battery and power electronics in an electric vehicle drivetrain》里面做了一些实验
 
这个实验经历了一年的测试周期,大约 2000 次循环,大约损失了原始容量的约 20%。容量衰减量与是否叠加纹波电流(交流频率)无关 
 
 
 
 
 
小结:在这个层面来看,充电机在选择 GAN 的器件,在选用可能产生更高频率的纹波的情况下,不会对电芯产生寿命层面的影响,还是会加速发展的

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。