礴酸铁锂电池组SOC动态估算策峭及其均衡技术的研究

混合动力汽车的发展是推动节能减排和实现汽车产业绿色化的重要措施。作为混合动力汽车的关键部件,动力蓄电池对整车动力性、经济性和安全性都有重大影响。因此,深入研究动力蓄电池管理和均衡技术对于提高混合动力汽车的性能、保证电池的安全运行、延长电池使用寿命等都具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文首先分析了国内外磷酸铁锂电池的内在结构和化学反应机理,然后根据混合动力汽车整车对车用动力蓄电池的需求以及国家863项目对锂离子电池的指标要求,深入分析了估算动力蓄电池荷电状态的一些重要影响因素,并在分析和研究现有的多个电池模型基础上,提出了一种动态估算电池荷电状态的方案。 电池单体的电压非常小,所以混合动力汽车的动力电池一般需要若干单体电池串联而成。由于制造误差等因素的存在,使得电池之间必然存在内阻、端电压、容量等参数的不一致,因此对单体电池的SOC和整组电池的SOC的估计往往存在较大的差异；又由于电池在使用过程中存在电池单体之间的通风散热差异、电能化学能的转换差异以及电池的过充电、过放电等情况的发生,更加剧了电池之间的不一致性,所以就非常需要对电池组的动态SOC进行正确的估算。为了解决电池组不一致性和复杂路况对准确估算电池组SOC的影响,在电池组的使用过程中需要加入动态估算电池组SOC的算法策略,并使用电池管理器及其均衡子系统对其进行优化管理。本文从磷酸铁锂电池实际应用出发,着重研究了其在动态负载过程中的不均衡现象,提出了动态估算电池组SOC的方案与策略,并通过试验证明该方案能有效地避免电池的过充或过放。本文还根据电池组中各个电池单体的实际状态针对性地设计了“低充高放”的均衡子系统,提出了“电量均衡法”的均衡策略,并借助于单片机系统的专用控制电路进行相应的电量补偿均衡。试验结果表明,该系统在很大程度上提高了电池组各单体电量的一致性。 为了验证电池组是否满足相应的车用测试要求,本文借助了自主研发的大功率动力电池试验台、迪卡龙电池测试系统、多通道蓄电池组对充测试装置、电池组动态性能测试系统等设备,对动力蓄电池组进行充放电试验、效率试验、模拟工况试验、耐久试验等测试试验分析与研究。在试验过程中应用Labview语言工具进行实时显示并采集记录相关参数,为电池管理系统的控制策略验证提供了相应的基本电池参数。 结果表明,本文所研究的soc动态估算方案和均衡技术实用可靠,在准确估算电池组SOC和改善电池组一致性方面起到了很好的效果,电池组的可用容量提高10%以上。