Increasing demands for lower environmental impact from vehicles, including heavy-duty vehicles, have driven several vehicle manufacturers to consider adding hybrid electrical vehicles (HEV’s) to the product portfolio. Present research on batteries for HEV’s is mainly focused on lithium-ion battery chemistries, since lithium-ion batteries has the most promising technical potential compared to other types of batteries. However, the uncertainty regarding battery lifetime combined with a high battery cost can have a negative impact on large scale commercialisation of heavy-duty hybrid vehicles in the near future. A large part of present lithium-ion battery research is focused on new materials, but there is also research focusing on ageing of already established lithium-ion battery chemistries. Cycle ageing of batteries often includes complete charging and discharging of batteries or the use of standardized test cycles. Battery cycling in real HEV applications is however quite different compared to this kind of laboratory testing, and real life testing on vehicles is a way of verifying the soundness of laboratory ageing. The aim of this study was to develop a test method suitable for real life testing of lithium-ion batteries for heavy-duty HEV-usage, with the purpose of investigating the correlation of battery ageing and usage in real life applications. This concept study includes both cell level battery cycling and performance testing on board vehicles. The performance tests consist of discharge capacity measurements and hybrid pulse power characterization (HPPC) tests. The main feature of this test equipment is that it is designed to be used on conventional vehicles, emulating an HEV environment for the tested battery. The functionality of the equipment was verified on a heavy-duty HEV with satisfying results. Results from real life testing of 8 batteries using the developed test equipment on four conventional heavy-duty trucks shows that the concept of comparing battery ageing with battery usage has a most promising potential to be used as a tool when optimizing battery usage vs. lifetime. Initial results from this real life study shows significant differences in state of charge (SOC) and power distributions between cycled batteries, but so far only small differences in ageing. Lithium-ion batteries of the type lithium manganese spinel/lithium titanate (LMO/LTO) were used in this study. / Ökande krav på minskad miljöpåverkan från fordon, inklusive tunga fordon, har drivit flera fordonstillverkare till att addera hybridiserade fordon till produktportföljen. Forskning på hybridfordonsbatterier är idag huvudsakligen inriktad på litiumjonbatterikemier, vilken har den mest lovande tekniska potentialen jämfört med andra typer av batterikemier. Det finns idag en risk att osäkerheten kring litiumjonbatteriers livslängd i kombination med en hög batterikostnad kan ha en negativ inverkan på en storskalig kommersialisering av tunga hybridfordon inom den närmsta framtiden. En stor del av batteriforskningen är inriktad på nya material, men det finns även forskning som fokuserar på åldring av redan etablerade litiumjonbatterikemier. Vid åldringsprov används ofta standardiserade testcykler eller cykler där batterierna blir fullständigt laddade och urladdade. Cykling av batterier i verkliga förhållanden skiljer sig dock från den typen av laboratorietester och provning på fordon är därför ett sätt att kontrollera att laboratorieprovning ger relevanta resultat gällande åldring. Syftet med denna studie var att utveckla en testmetodik lämplig för provning av litiumjonbatterier för tunga hybridfordon i verklig drift, med syfte att undersöka kopplingen mellan batteriers åldrande och hur det används. Detta koncept inkluderar battericykling på cellnivå och möjligheten att utföra batteriprestandatester på fordon, där prestandatesterna består av kapacitetsprov och pulsprov. Den viktigaste egenskapen hos den utvecklade testmetodiken är att provning sker på konventionella fordon genom att emulera en hybridmiljö för det testade batteriet. Funktionaliteten hos den utvecklade testutrustningen verifierades på en tung hybridlastbil med goda resultat. Resultaten från en fältstudie av 8 batterier på 4 lastbilar där den utvecklade testutrustningen användes påvisar att testmetodiken har en lovande potential att kunna användas som ett verktyg vid optimering av utnyttjandegrad och livslängd för HEV-batterier. De initiala resultaten från denna fältstudie påvisar skillnader i laddningsgradsfördelning och batterieffektfördelning mellan cyklade batterier, men ännu bara små skillnader i åldring. Litiumjonbatterier av typen litiummanganspinel/litiumtitanat (LMO/LTO) användes i denna studie. / QC 20111205
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-49114 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Svens, Pontus |
| Publisher | KTH, Tillämpad elektrokemi, Stockholm : KTH Royal Institute of Technology |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Trita-CHE-Report, 1654-1081 ; 2011:58 |
Page generated in 0.0017 seconds