客座博客:用云管理优化电动汽车电池

电动汽车的广泛采用取决于使用的便利性:快速充电是一个关键因素。然而，这也带来了巨大的安全挑战，并可能加速锂离子电池的退化，降低性能和寿命。

随着电动汽车使用量的增加，并不是每个人都能在家里整夜充电。那些需要使用公共充电设施随时充电的人会希望这个过程尽快发生。为了保持便利性，并与我们从内燃机汽车中学到的期望保持一致，汽车制造商的一个目标是让充电和加油一样快。然而，锂离子电池非常敏感，在某些情况下，快速充电会加速电池退化。此外，个别使用模式将导致独特的电池老化，增加提供适当解决方案的复杂性。

退化的原因

导致锂离子电池老化的三个关键因素是温度、荷电状态(SoC)和充电电流，这三个因素对电池的老化有不同的影响。

当锂离子电池工作在高于最佳温度时，固体电解质间相(SEI)层的形成和生长速度会增加，导致锂消耗增加。它还会导致较高的阴极氧化率，导致正极活性材料的损失。这两种现象都会降低电池的性能和寿命。另一方面，如果温度过低，就有可能产生锂电镀。这是在阳极表面形成的锂金属沉积，它会导致快速降解，并可能导致危险的情况，造成安全隐患，如热失控。

基于云的电池管理有潜力在不降低电池寿命的情况下实现更快、更安全的充电

充电状态是电池中储存的电量与电池所能储存的总电量之比。在高SoC下，电极和电解质之间的不稳定性增加会导致化学反应增加。这会加速电解质和活性物质的降解。由于负极和周围SEI层的收缩和随后的损伤，低SoC也会导致降解。

高充电电流也会导致降解，特别是在低温下。充电电流越大，负极的平均电流密度越大。这降低了负极电位，反过来又增加了锂电镀的倾向。这可能导致快速降解，并产生热失控的风险。这在很大程度上取决于电池温度和充电时阳极看到的电流大小:充电电流越高，温度越低，风险越大。如果条件有利于锂快速沉积在阳极表面，它就会形成枝晶，这种金属微结构会消耗锂，增加电阻，造成安全风险。

缓解退化

温度、有机碳和电流等影响因素的范围很大，导致锂离子电池的老化特性变化很大。对这些参数的敏感性也高度依赖于设计，因为单个细胞的设计表现不同。但是，通过使用车辆数据来确定电池性能的复杂变化及其主要原因，有可能减缓退化。

HORIBA MIRA拥有电池系统的全面测试和工程能力，其电气化和能源效率团队一直在探索这一想法，开发基于云的电池管理的新方法。通过利用车辆数据，电池管理系统可以不断重新校准，以达到最佳性能、安全性和寿命。

这种方法包括车载和非车载分析。通过车载分析，为车辆开发了一个基线充电配置文件，评估容量和功率衰减状态的健康指标。当与最初的寿命特性有偏差时，在快速充电时，当车辆插入电源时，数据将被传递到云端。

在云计算中，使用增量容量分析(ICA)来研究锂离子电池的容量和健康状况。这种方法超出了标准的健康状况估计。基于云的评价算法可以区分退化类型。在这种情况下，容量衰减主要来自三种类型:锂的损耗，负极活性材料的损耗，或正极活性材料的损耗。结合锂离子电池的容量和电阻变化症状，可以识别锂离子电池老化的根本原因。

打造电动汽车差异化

有了这些信息，就有可能重新校准电池管理系统的独特挑战的个别车辆。新的快速充电电流限制设置和优化充电策略创建。随着电池管理系统在每辆车的基础上的不断重新校准，可以实现最大的充电能力，同时提供防止锂电镀的保护。

基于云的电池管理有潜力在不降低电池寿命的情况下实现更快、更安全的充电。此外，它是不可知论的，所以适用于任何锂离子电池化学或格式。对于汽车制造商来说，这种电池退化的解决方案有可能在电动汽车中创造差异化，在增强便利性、缩短充电时间、不影响保修、性能或电池寿命方面提供竞争优势。