基于磷酸鐵鋰單體電池荷電狀態(tài)的均衡算法研究.pdf

1、電動汽車具有低噪聲、幾乎零排放的優(yōu)點，是解決能源、環(huán)境等問題的重要途徑。動力蓄電池是電動汽車的重要組成部分，在很大程度上決定了電動汽車的性能。由于磷酸鐵鋰電池具有功率密度高、單體電壓高等特性，在電動汽車應用中倍受青睞。單體電池在制造中不可避免地存在不一致性，電動汽車頻繁且不規(guī)則的起步停車、加速爬坡及減速制動等工況切換造成了電池組的充放電方式、電流大小及歷時長短的不確定性，導致了電池組內熱環(huán)境的不均勻性，因而加劇了電池間不一致性，這對大容

2、量串聯電池組尤為明顯。這種不一致性的加劇將致使單體電池壽命急速衰減，直至失效。要實現大容量磷酸鐵鋰電池的廣泛應用，有效的電池均衡系統(tǒng)是改善電池組性能、延長電池組壽命的關鍵技術，也是電池管理系統(tǒng)研究的熱點。本文的主要研究內容如下：
　　1)針對當前耗散型均衡電路能耗大以及非耗散型均衡電路結構復雜、效率低的缺陷，結合磷酸鐵鋰串聯電池系統(tǒng)的特點，提出兼有充電模式與放電模式的復合均衡電路，同時也對放電電阻與DC/DC轉換器進行參數設計，為

3、獲得良好的均衡性能提供了可靠的硬件基礎；
　　2)采用Digatron多功能電池測試儀對磷酸鐵鋰電池進行恒流充放電特性、脈沖充放電特性、循環(huán)壽命特性、內阻特性、遲滯特性、開路電壓特性及效率特性的實驗研究，并建立相應的回歸模型。通過上述各項特性的研究，獲得磷酸鐵鋰電池各項特性的物理表現和數學表達及其演變規(guī)律，為電池荷電狀態(tài)（SOC）的動態(tài)估算以及均衡控制算法的優(yōu)化提供強大的數據基礎；
　　3)考慮到電壓均衡易造成過度均衡，容量

4、均衡不宜在線實施的缺陷，本文采用SOC均衡。針對目前電池SOC估算存在的適用性差、精度低的問題，結合對磷酸鐵鋰電池的電化學機理及其動態(tài)特性演變規(guī)律研究，提出基于加權反饋模型與動態(tài)修正模型的加權反饋自適應融合算法以實現電池動態(tài)SOC的估算。針對單一算法的局限性，采用遺傳模糊控制算法對安時積分法與Thevenin等效電路模型進行加權反饋從而形成加權反饋模型；考慮到電池實時工況下電池溫度、SOH、自放電因子、自恢復因子等參數對SOC的影響，建

5、立基于QPSO-BP神經網絡的動態(tài)修正模型以實現對加權反饋模型的修正。為了驗證加權反饋自適應融合算法的有效性，對磷酸鐵鋰電池進行不同初始SOC、不同電池溫度及不同老化條件下的試驗驗證，并獲得較好的估算精度，為均衡控制提供了有效的評價指標；
　　4)針對目前均衡算法存在的過度均衡、均衡能量損耗以及均衡時間浪費的問題，通過解決單體電池SOC估算中采樣參數時間不一致性與噪聲等難題，本文提出基于單體電池SOC的自適應遺傳算法以實現均衡控制