通俗易懂讲解电池的主要性能参数（下）

接上期内容，上次主要分享影响电池性能评估的两个主要性能参数：电池容量和电池功率。可以点击这里回顾：一起学习电池的主要性能参数和测试方法

今日接着分享电池性能评估的另外两个主要性能参数：电池的使用寿命和自放电率。

上期说到，电池功率和SOC、温度有关系，具体是怎样的关系呢？

01电池功率

1.电池功率和SOC的关系

图1 ：电池功率与SOC/DOD关系曲线图

从图1可以看出，在SOC比较高的时候，充电或叫回馈的功率比较小；而SOC比较低的时候，回馈功率比较大。

放电的功率则正好相反，SOC比较高的时候，放电功率比较好；SOC比较低的时候，放电功率就比较差。

图2

如图2所示，在中间的阴影区域部分，无论是充电功率还是放电功率都比较理想，可以实现大功率的充放电。

这也是为什么混合动力汽车一般将SOC的工作范围定在[30,70]之间或者[40,60]之间。在这个区间内，电池的功率特性比较好，而HEV比较重视电池的功率缓冲问题。

2.电池功率和温度的关系

图3：电池功率与温度关系曲线图

先不看SOC坐标，温度与电池功率的也有类似的关系：当温度比较低的时候，电池自身的功率就比较差，当温度比较高的时候，电池自身的功率比较好。

但是当温度太高以后，需要限功率，因为这个时候电池内部容易温度过高。当环境温度超过45度或者50度的时候，如果不限功率，电池内部的温度可能会达到安全的临界点。所以在温度超过45度时候，电池自身的特性虽然很好，但是要人为地限制电池的功率。

从最终的表示结果上来看，在图3中间（20℃≤T≤45℃）的温度区间范围之内，电池的功率特性会比较好。

从这个结论也可以看出，为什么在电池管理的时候要控制电池的温度范围，是希望电池的功率特性比较好。

02电池的使用寿命

电池的使用寿命，主要是从循环寿命和日历寿命这两个方面来评估。

循环寿命，是指在有电流的情况下，电池循环使用的时候，它的寿命情况。

日历寿命，是指电池没有电流的情况下，在搁置的状态下，它的寿命情况。

从车用的条件来看，电池寿命跟温度的影响关系很大。所以目前尤其关注高温和低温这两个严苛条件下电池的使用寿命。在高温和低温的情况下，电池使用寿命衰减都会比较快一点。

目前对电池不同的应用及种类，使用寿命的具体测试会有一些差异，但最终都会从温度、DOD/SOC以及充放电电流倍率三个方面来考虑。

在考虑的过程中，一般需要借助一些特征量来表示电池老化的规律。这个特征量一个是容量，在老化的过程中，容量是变小的；另一个是内阻，在老化的过程中，内阻是增加的。

1.循环寿命

循环寿命是在有电流的情况下，电池老化的情况。

循环老化对电池的影响有一个需要重点关注的内容：电池老化的过程中它的电流工况是怎么确定的？是以什么样的电流工况来研究电池的老化特性，工况的确定是循环寿命测试的一个重点内容。

美国的能源部DOE制定了一些测试，针对plug-in制定了一些测试工况。

图4：plug-in在电量维持阶段的测试电流

图5：电量消耗阶段的测试电流

不同温度下的电池循环老化的规律：温度越高，电池循环老化地越快。

图6：不同温度下电池循环老化规律

不同的DOD下电池循环老化的规律：随着放电的深度越大，电池老化越快。

图7：不同DOD下电池老化速度曲线图

随着电流越大，电池老化越快。

图8 

2.日历老化

日历老化，主要关注温度和SOC，过高或者过低的SOC以及过高的温度都会加速动力电池的老化。

a.温度越高老化速度越快

图9：不同温度下电池老化规律

b.随着SOC的升高，电池老化越快

图10：不同SOC下电池老化规律

03自放电率

自放电率的测试方法步骤：

1.获取电池SOC-OCV关系曲线;

2.将电池以标准工况(一般CC-CV)充满;

3.以标准工况恒流放电至某SOC值SOC0;

4.将电池静置一定时间;

5.测量电池开路电压，根据开路电压，通过查询SOC-0OCV关系，确定剩余SOC值SOC1;或将电池以标准工况恒流放空，得到电池剩余SOC值SOC1;6.SOC0-SOC1即为电池自放电率。

通过以上的实验步骤，会得到电池自放电率的一般规律：

a.随着电池温度的升高，电池的自放电电率增加；

b.SOC越高，自放电率越大。

总结

电池性能参数主要评估动力电池的功率特性、能量特性以及使用寿命，从而用于合理的电池选型。

在设计一辆车的时候，首先是定义一辆车的主要参数，如整车的质量、前后轮载荷的分布、加速性能如何、续航里程等。   

在整车参数定义好之后，我们需要根据整车动力系统的配置，初步搭建一个动力系统的模型，再结合一些实际的工况，做一些模拟仿真。

模拟仿真之后，就可以知道在整车参数的要求情况下，我们对电池会提出怎样的指标要求？如电压范围，能量多少、自放电率等等，这些都是需要评估的重要参数。通过评估这些电池参数得出电池的性能指标，再将这些指标和需要的性能指标进行对比就能知道，所选的电池能不能满足这辆车的需求。