关键词：动力锂电池;;主被动均衡策略;;温度影响;;SOC;;热场分析;;性能优化
摘 要：在能源问题与环境问题告急的汽车市场,这两大难题始终限制着电动汽车的发展。其以锂电池为能量来源,作为可以同时解决能源匮乏问题与环境恶化问题的一种优选方案被人们逐渐认可,但在电动汽车的研发以及投产推广过程中,依然有来自锂电池本身以及能量管理系统的技术难题等待被解决。锂电池作为一种性能受外界影响因素比较大的能量来源,如果没有一种足够智能的能量均衡系统与之配合工作,很难在实用中发挥应有的作用。本文以锂电池为研究对象着手研究适合电动汽车运行的均衡策略,主要工作包括:SOC(State of Charge,荷电状态)估算方法的研究与改进,电池组管理系统的总体设计、硬件电路设计以及单体锂电池的热仿真,目的是改善电池组在低温条件下的工作状态。目前,业界所熟练掌握的均衡策略集中体现在两个方向:能量耗散型和能量转移型。发展步伐较长借助电阻耗散方式来实现的被动均衡策略以及后来居上的能量转移主动均衡策略在其中任何一种模式单一工作的情况下,无法适应较宽的温度区间。本文开展了包括锂电池状态估计与能量均衡策略在内的的科研工作。起始从理论层面对两种能量均衡策略的优缺点进行总结与效果对比,随后提出了一种可以将两种均衡电路耦合在一起的能量均衡系统。通过建立锂电池的温度-充放电模型,旨在展示不同环境温度条件下锂电池体现出的端电压及放电能力的区别。电池管理系统借助晶体管通断状态完成切换均衡电路的行为,其中被动均衡电路可以利用自身工作时的放热特性主动改善锂电池温度,通过纠正SOC从而提高电池组放电能力。通过分析系统积累的电池数据,可以进一步优化电池的建模、状态估计和均衡策略。本文通过仿真模拟来得到锂电池的表面以及内部温度分布与实验室环境下对18650锂电池的实验测量数据进行对比,从而验证仿真结果的合理性、正确性与准确性,来指导电池管理系统中排放线束以及被动能量损耗均衡电路中的损耗电阻的问题。
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