动力锂电池组均衡技术研究

为了满足电动汽车的性能需求,车载能量往往由串联成组的动力电池来提供。而电池组的一致性问题作为电池成组使用的核心问题,将随着电动汽车的广泛使用而越来越被人们所重视。由于一致性问题的存在,成组电池在可用容量、使用寿命等方面远不及单体电池,所以电池组的均衡管理对电池的成组使用有着重要的实际意义。本文就针对纯电动汽车车用动力锂电池的均衡技术进行了研究。 论文首先介绍了电池组一致性问题产生的原因及其影响,指出均衡管理的重要意义。针对传统基于电池外电压差异的一致性评价方法存在的不足,从电池的直流内阻、极化电压、SOC和容量四个方面分析了电池组的一致性,研究了它们对电池外电压差异的影响,并指出了该评价方法出现不稳定问题的原因。在此基础上根据一致性问题对电池组可用容量的影响,提出了利用能量利用率来评价电池组的一致性的方法,为电池组均衡控制提供了理论依据。并围绕提高电池组容量利用率的目标,提出了基于容量均衡策略和基于SOC均衡策略,研究了两种均衡策略的判断方法,并指出了基于容量均衡策略不能满足在线均衡的要求。 然后论文研究了现有的均衡电路拓扑结构,指出了各均衡方案的优缺点,在此基础上选择了充放电相结合的方式进行均衡,并根据车载在线均衡要求设计了均衡硬件电路,该电路具有均衡效率高、体积小和成本低等优点。最后在硬件电路中嵌入了基于SOC均衡策略的控制算法,并搭建了实验平台进行测试,最终验证了所使用的均衡策略以及均衡硬件电路的有效性。