磷酸鐵鋰電池組均衡控制策略及荷電狀態(tài)估計算法

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1、2015年1月電工技術(shù)學(xué)報Vol.30No.1第30卷第1期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJan.2015磷酸鐵鋰電池組均衡控制策略及荷電狀態(tài)估計算法馮飛宋凱逯仁貴魏國朱春波(哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院哈爾濱150001)摘要電池組在使用的過程中,由于溫度場分布不均勻以及庫倫效率的差異,各單體間的剩余容量將會出現(xiàn)不一致性,這將會降低電池組的容量。為了提高電池組的性能,本文提出了以熱力學(xué)荷電狀態(tài)(thermodynamic-SOC,t-SOC)

2、作為均衡判斷依據(jù),動力學(xué)荷電狀態(tài)(kinetic-SOC,k-SOC)作為均衡控制依據(jù)的均衡控制策略。針對電池組在均衡前/后處于不同的狀態(tài)提出電池組不均衡/均衡狀態(tài)SOC估計算法。最終通過實驗驗證了電池組在不同狀態(tài)下SOC估計的精度,并且根據(jù)所提出的均衡控制策略對電池組進行均衡,實現(xiàn)了較好的均衡效果。關(guān)鍵詞:均衡控制策略SOC估算電池組磷酸鐵鋰中圖分類號:TM912.6EqualizationControlStrategyandSOCEstimationforLiFePO4BatteryPack

3、FengFeiSongKaiLuRenguiWeiGuoZhuChunbo(HarbinInstituteofTechnologyHarbin150001China)AbstractDuetothedifferenttemperaturegradientsandcoulombefficiencies,theremainingcapacitybetweencellswillbeinconsistencies,whichresultsinthedecreaseofthecapacityofbatte

4、rypack.Inordertoimprovetheperformanceofbatterypack,anequalizationcontrolstrategy,whichisbasedont-SOCdecisionandk-SOCcontrol,isproposed.Moreover,SOCalgorithmofbatterypackatbalanced/unbalancedstateisproposed.Finally,theaccuracyofSOCestimationhasbeenver

5、ifiedatbalanced/unbalancedstate.Theresultsindicatethatourmethodcanprovideeffectiveequalization.Keywords:Equalizationcontrolstrategy,SOCestimation,batterypack,LiFePO41引言然而,關(guān)于均衡控制策略方面的研究相對較少。目前常用的均衡控制策略有以下幾種:大量的電池單體需要以串聯(lián)和并聯(lián)的方式來滿(1)電壓均衡,在均衡過程中實時測量電池的足大功

6、率和高能量的應(yīng)用需求,例如:純電動汽車端電壓,根據(jù)端電壓的高低控制均衡電路工作。該(EV)、混合動力車(HEV)和插電式混合動力車方法的目標是串聯(lián)電池組中所有單體電壓達到一(PHEV)。而伴隨電池組的使用,各單體間的剩余容致。但是考慮到電池內(nèi)阻的不一致性,以端電壓作量將會出現(xiàn)不一致性,這將迅速降低電池組的容量,[4-6]為均衡的依據(jù)就容易出現(xiàn)過均衡。導(dǎo)致車輛續(xù)駛里程下降。因此電池組在使用過程中(2)荷電狀態(tài)(State-Of-Charge,SOC)均衡,需要配備均衡系統(tǒng)以提高其性能。目前,研究人

7、員該方法的目標是使電池組中所有單體SOC達到一[1-3]對不同的均衡電路拓撲結(jié)構(gòu)進行了大量的研究。致。雖然復(fù)雜的SOC估計算法可以在一定程度上保[7-9]證精度,但對均衡控制器的計算能力要求較高。國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)(2012AA111003),國家電(3)容量均衡,容量不同的單體串聯(lián)成電池組,網(wǎng)公司總部科技(黑電科信[2013]384號)和國家自然科學(xué)基金(51277037)資助項目。均衡器根據(jù)每一節(jié)電池的容量調(diào)整均衡電流,該方收稿日期2014-03-07改稿日期2014-07

8、-28法的均衡目標是使得電池組的實際可用容量最大第30卷第1期馮飛等磷酸鐵鋰電池組均衡控制策略及荷電狀態(tài)估計算法23化。該方法同樣需要準確的SOC估計,并且對均衡式中,標稱容量Crated為以標稱倍率(例如,1/3C)[10]電路的穩(wěn)定性和可靠性要求較高。電流將滿充狀態(tài)電池完全放電時所放出的容量;標SOC是電動汽車應(yīng)用的重要參數(shù)之一。電池組稱可釋放容量Creleasable為以標稱倍率電流將正在工rated的SOC不僅可以為駕駛員提供車輛的剩余里程信作的電池完全放電時可釋放出的容量。息并且還是整

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