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鋰電池AC電流預(yù)熱與疊加紋波耐久性測試解決方案
受到極地渦漩減弱的影響近年來極端寒流天氣頻繁發(fā)生，高緯度的地區(qū)更易出現(xiàn)異常低溫，不少車主因電動車無法正常充電而受困，被迫呼叫救援，這都是由于鋰離子電池在低溫下性能會大幅衰減所致，要想快速恢復(fù)電池原有的性能就需要使其回溫，這依賴的是電池加熱技術(shù)。為了縮短加熱等待時間，車廠開始尋找更高效率的升溫方法。在眾多的技術(shù)選項中，交流電流加熱技術(shù)最受電動車廠關(guān)注。實施交流加熱策略時，如何縮短加熱時間且避免造成電池劣化是研究重點，若有寬帶率范圍的紋波電流疊加測試設(shè)備，將能協(xié)助工程人員仿真各種加熱頻率與振幅，并縮短可觀的測試時間。
由于電解質(zhì)在零下溫度離子導(dǎo)電度降低，使鋰離子電池芯內(nèi)阻上升而降低正常的能量及功率輸出/入能力，交流加熱技術(shù)可以運用適當(dāng)頻率的交流電流通過內(nèi)阻使其產(chǎn)生熱量，功率主要由電阻成分及交流電流有效值決定。影響電解液加熱效率的是使用的交流訊號振幅與頻率，相關(guān)研究指出高頻（~1kHz）訊號能產(chǎn)生更好的加熱效率且避免衍生電池劣化。
▲圖一、紋波電流加熱策略
交流紋波電流除了來自于交流加熱裝置，實際上也存在于電池的裝機(jī)環(huán)境，例如電動車或儲能電網(wǎng)的電源噪聲(紋波)的干擾，這些來自于充電或能量回收時所伴隨的紋波電流可能產(chǎn)生過電壓使用和長期電池劣化的問題。尤其在低溫下電池內(nèi)阻升高，充電紋波電流會造成較高紋波電壓，某些過電壓因為超出電池管理系統(tǒng)偵測頻域范圍而躲過偵測 (例如紋波頻率為電池管理系統(tǒng)電壓偵測頻率之倍頻)，可能導(dǎo)致鋰沉積等異常劣化，使電池潛藏安全風(fēng)險及性能衰退，這時候需要適當(dāng)?shù)慕档凸ぷ麟妷夯蚴沁x擇紋波過電壓耐受性較好的電池，然而降工作電壓意味著電池可用能量的減少，需要更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u估。此外，由于紋波電流會產(chǎn)生熱以及周期性波動，可能有長期的劣化影響，評估可耐受的紋波電流頻域與大小是另一項實驗重點。
▲圖二、紋波電流引起的過電壓使用
▲圖三、過電位使鋰在負(fù)極表面沉積
Chroma紋波電流疊加測試系統(tǒng)提供頻率100Hz至20kHz的紋波電流，振幅>150App，直流充放電最大可達(dá)1200A的測試平臺，并可程序化整合溫箱進(jìn)行多種環(huán)境溫度測試。系統(tǒng)采用獨立高頻交流測試電源與直流充放電測試設(shè)備組成，此架構(gòu)優(yōu)點為可彈性疊加紋波電流在多種充放電模式(CC , CV, CP, CR, CC-CV, CP-CV, 工況)，適合模擬電力回路狀況或加熱策略的仿真測試，評價出紋波電流操作規(guī)格；且由于交流與直流回路獨立，對于充放電模式的截止判斷影響較小，有助于循環(huán)壽命比對。
▲Chroma 17010 600A 2ch系統(tǒng)圖
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