新能源汽车锂离子电池基本参数的时间序列关系

Hi,大家好,我是半亩花海。为了进一步开展新能源汽车锂离子电池的相关研究,本文主要汇总并介绍了电动汽车的锂离子电池的各项基本参数,使用 MATLAB 软件对 Oxford Dataset(牛津大学数据集)进行数据处理分析,来研究电池参数的变化规律时间序列关系(待持续更新),从而更好地设计后续模型的输入等。

目录

Ⅰ. Independent Variable / IV(自变量)

Ⅱ. Dependent Variable / DV(因变量)

Ⅲ. Time Series(时间序列关系)

ⅰ. Voltage-Time(电压-时间)

ⅱ. Current-Time(电流-时间)

ⅲ. Charge-Time(电荷-时间)

ⅳ. Temperature-Time(温度-时间)

ⅴ. Capacity-Cycle(容量-循环次数)

ⅵ. Temperature-Cycle(温度-循环次数)

ⅶ. Vdin-Cycle(电压变化率-循环次数)

ⅷ. SOH-Cycle(健康状态-循环次数)


Ⅰ. Independent Variable / IV(自变量

  1. Time(时间)
  2. Cycle(循环次数)

Ⅱ. Dependent Variable / DV(因变量

  1. Voltage(电压)
  2. Current(电流)
  3. Capacity(容量)
  4. Temperature(温度)
  5. Voltage Change Rate / Vdin(电压变化率)
  6. Charge Time(充电时间)

Ⅲ. Time Series(时间序列关系)

下面的各表基于 Oxford Dataset 中的牛津大学电池驾驶循环数据集,使用 MATLAB 软件分析各项参数随时间或循环次数的变化规律,首先分析 Oxford Battery Degradation Dataset 1(牛津电池退化数据集1)。

  • 在数据集 “ExampleDC_C1.mat” (仅包含第一次充放电循环的记录电压、电流和温度等数据)中,我们对 Charge 和 Discharge(即充放电过程:2-C 恒流充电、可变电流放电)进行数据处理与分析,结果如下面的曲线1~4
  • 在数据集 “Oxford_Battery_Degradation_Dataset_1.mat” 中(包含每 100 个周期进行的表征测试的结果,直到电池寿命结束),我们分别对 1-C 循环与伪 OCV 循环(即 1-C 充电(C1ch)、1-C 放电(C1dc)、伪 OCV 充电(OCVch)和伪 OCV 放电(OCVdc))进行数据处理与分析,结果如下面的曲线5~7

ⅰ. Voltage-Time(电压-时间)

描述:表示电池在充电和放电过程中,电压随时间变化的关系。充电时,电压通常会逐渐增加;放电时,电压通常会下降。

ⅱ. Current-Time(电流-时间)

描述:表示电池在充放电过程中,电流随时间变化的关系。充电时,电池的电流通常为正;放电时,电池的电流通常为负。

ⅲ. Charge-Time(电荷-时间)

描述:表示电池在充放电过程中,电荷随时间变化的关系(电荷积累和消耗情况)。充电时,电池的电荷逐渐增加(电荷值为正);放电时,电池的电荷逐渐减少(电荷值为负)。

ⅳ. Temperature-Time(温度-时间)

描述:表示电池的温度随时间变化的关系。电池在充电和放电过程中,由于内阻产生的热量可能导致温度的变化。充电时,电池温度可能会有温升;放电时,电池温度可能会因电流流动产生温度变化。


ⅴ. Capacity-Cycle(容量-循环次数)

描述:展示了电池容量衰减的情况。该图反映了电池在每个放电周期后,放电容量随循环次数的变化。随着充放电循环的增加,电池的容量通常会逐渐衰减,这与电池的老化过程相关。

ⅵ. Temperature-Cycle(温度-循环次数)

描述:展示了电池在充放电循环中的温度变化(分别有 Max Temp、Avg Temp、Min Temp,即最高温度、平均温度、最低温度),帮助监测电池的热管理情况。该图反映了电池在不同充放电循环次数下的温度变化情况。在每个充放电周期中,电池由于内阻、充电电流和放电电流等因素会产生一定的热量,导致温度升高或波动

ⅶ. Vdin-Cycle(电压变化率-循环次数)

描述:展示了电池电压变化速率的变化,用来评估电池的内阻变化或性能退化。该图展示了电池在不同充放电循环中的电压变化速率。电池的电压变化率可能受到多个因素的影响,例如电池健康状态、充电或放电速率、温度等。电压变化速率较快可能意味着电池内部存在较大内阻或其他性能退化问题。

ⅷ. SOH-Cycle(健康状态-循环次数)

下面的变化规律是基于中文硕博论文里的一些图表,展示了 CX 电池在不同放电倍率下、PL 电池在不同放电倍率下、PL 电池不同放电深度下的电池健康状态与循环次数之间的关系。我们从以下三张图中可以看出,随着循环次数的增加,SOH 基本上都逐渐下降,最后大多趋于稳定的状态。

1) CX 电池 / PL 电池(不同放电倍率下)

2) PL 电池(不同放电深度 / DOD下)

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