一、鋰離子電池加速退化試驗(yàn)及數(shù)據(jù)采集
鋰離子電池在電動(dòng)汽車行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。由于鋰離子電池的可靠性較高，且使用壽命較長，傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)難以直接用于評估其壽命。加速壽命試驗(yàn)逐步成為評估鋰離子電池的壽命是否滿足要求的重要手段。通過鋰離子電池的失效模式分析可知，影響其日歷老化的主要因素包括溫度、SOC（充電狀態(tài)）；影響其循環(huán)壽命的主要因素包括溫度、DOD(深度放電)。這里以鋰離子電池單體（cell）為試驗(yàn)對象，分別選擇環(huán)境溫度（10°C、45°C、60°C）和SOC（充電狀態(tài)）（C/5、C/40，1C=3.36A）作為加速應(yīng)力，進(jìn)行加速退化試驗(yàn)。
試驗(yàn)過程中測試不同樣本、不同循環(huán)下的充電容量（Charge Capacity）、放電容量（Discharge Capacity）。將這些數(shù)據(jù)采集后，錄入到PosWeibull軟件中。
01.png)
二、加速試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)分析
將采集的鋰離子電池加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用PosWeibull的交互式繪圖方式進(jìn)行分析。從分析結(jié)果可知，45°C和60°C下一些樣本容易出現(xiàn)拐點(diǎn)。另外，還有一些樣本數(shù)據(jù)在400循環(huán)后出現(xiàn)異常。
02.png)
03.png)
三、加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
將鋰離子電池的加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入后，選擇PosWeibull的加速退化分析模塊，進(jìn)行加速退化分析。分別選擇線性模型、自然對數(shù)模型等進(jìn)行退化曲線擬合分析，找到擬合度較高的模型進(jìn)行退化曲線擬合分析。通過分析可知，可選擇線性模型、自然對數(shù)模型進(jìn)行該鋰離子電池的加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。
04.png)
確定了加速退化試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合模型后，選擇偽壽命預(yù)測功能，推算出各樣本（鋰離子電池）的偽壽命值。
05.png)
四、加速參數(shù)估計(jì)及壽命計(jì)算
通過加速退化曲線擬合及偽壽命預(yù)測之后，使用PosWeibull的加速參數(shù)與壽命分析功能，進(jìn)行加速參數(shù)估計(jì)及壽命計(jì)算。
得到的偽壽命數(shù)據(jù)需要進(jìn)行異常值檢驗(yàn)、分布檢驗(yàn)。通過異常值檢驗(yàn)確定是否存在異常點(diǎn)。同時(shí)，通過分布檢驗(yàn)確定鋰離子電池的壽命服從的分布類型。
06.png)
07.png)
確定了分布類型之后，選擇極大似然法或者RRX/RRY方法進(jìn)行加速參數(shù)的計(jì)算。由于鋰離子電池的加速退化試驗(yàn)使用的加速應(yīng)力為溫度、放電速率，這里選擇廣義艾琳（壽命-溫度與電流）的雙應(yīng)力加速模型進(jìn)行計(jì)算。置信度選擇0.95。通過計(jì)算可得到溫度系數(shù)Ea/K=1513.96557，從而可以得到激活能為0.128Ev。威布爾分布的形狀參數(shù)β為3.39。
可通過概率圖，查看不同應(yīng)力下的壽命特征，以及綜合得到的正常應(yīng)力下的壽命特征曲線，分析不同應(yīng)力對于壽命的影響。
08.png)
09.png)
10.png)
最后，使用壽命計(jì)算功能，計(jì)算鋰離子電池的平均壽命、特征壽命、可靠度、失效率等結(jié)果。
11.png)
更多關(guān)于威布爾軟件PosWeibull及可靠性軟件PosVim在電動(dòng)汽車行業(yè)的應(yīng)用，可咨詢我們。