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《磷酸鐵鋰電池并聯(lián)充放電特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、萬方數據高技術通訊2012年第22卷第2期：205—210doi：10．3772／j．issn．1002-0470．2012．02．015磷酸鐵鋰電池并聯(lián)充放電特性研究①時瑋②姜久春③張維戈林思岐張彩萍(北京交通大學電氣工程學院北京100044)摘要針對動力鋰離子電池成組后性能比單體性能明顯降低的問題，分析了電池不一致性產生的原因，在此基礎上，研究了電池單體充放電性能和老化過程一定時，電池的成組方式和電池參數不一致程度對整組電池性能的影響。重點以磷酸鐵鋰電池為研究對象，分別對不同并聯(lián)電池數量和不同充放電倍
2、率進行了實驗，分析了電池并聯(lián)情況下直流內阻、電池容量、極化電壓、荷電狀態(tài)等因素對電池工作電流和電壓的影響，提出了并聯(lián)電池不平衡電流的判斷依據，從而為電池系統(tǒng)的容量設計和提高成組電池的性能提供依據。關鍵詞并聯(lián)，不一致性，磷酸鐵鋰，不平衡度0引言國產動力鋰離子電池單體容量一般在150Ah以內，為了滿足電動汽車車速和續(xù)駛里程的要求，不但需要將電池串聯(lián)到一定的電壓等級，還需要將電池并聯(lián)從而達到較高的容量。2008年北京奧運會用純電動公交車采用了4只90Ah電池并聯(lián)的方案，2010年上海世博會用純電動公交車也采用了
3、類似的多只電池先并聯(lián)后串聯(lián)的成組方案。多批電動汽車長期的成功示范運行對研究動力電池組的性能有重要的意義。根據應用的要求，近年來國內外電池應用人員對電池性能進行了深入的研究，文獻[1]對電池單體在循環(huán)工況下的性能進行了測試，分析了電池容量的失效機理；文獻[2，3]利用電化學模型和等效電路參數模型對電池性能衰退進行了分析；文獻[4]闡述了電池成組后面臨的安全性問題，并介紹了鋰離子電池充放電過程的控制管理技術。關于動力電池的連接方式對電池組性能的影響，以及對整個電池組的容量和能量利用率，并沒有進行全面、深入的分
4、析。分析動力鋰離子電池的特性，通常是指分析單體電池的特性，如不同倍率下的充放電特性、不同溫度下的充放電特性、不同老化程度下的充放電特性等。當電池組中的單體電池的特性完全一致時，電池組的特性才體現(xiàn)出與單體電池一致并滿足一定的規(guī)律。然而由于不一致性的存在，評價電池組的性能并不能將電池單體性能進行疊加，往往動力鋰離子電池串并聯(lián)成組后性能會比單體性能進一步降低∞J。髓著使用時間和循環(huán)次數的增加，電池容量衰退和老化過程的不同還會加劇成組電池性能與單體電池性能的差異。帶有均衡功能的電池管理系統(tǒng)在一定程度上緩解了串聯(lián)電
5、池組的不一致問題，使串聯(lián)電池組容量和能量利用率最大化∞J。本文首先分析了電池不一致性的產生原因，然后對并聯(lián)電池的充放電性能進行了實驗分析。1不一致性分析電池組出現(xiàn)不一致將導致電池的利用效率下降，以及電動車輛的運行經濟性和運行效率下降。充放電過程中，性能最差的電池決定了電池組的性能。隨著電池的老化，容量和性能差的電池更加容易出現(xiàn)嚴重的兩端極化和發(fā)熱，導致電池的容量加速衰退，使得電池的容量和性能利用率更低，電池組出現(xiàn)更嚴重的不一致性。1．1不一致產生的原因電池在生產和使用過程中不可能做到完全一致，所以電池的一
6、致性是相對的。首先，電池在生產的過程中因工藝、配料以及雜①863計劃(2007AAllAl03)資助項目。②男，1984年生，博士生；研究方向：汽車電子和測控技術；E-mail：06121679@bjtu．edu．cn③通訊作者，E-mail：jcjiang@bjtu．edu．cn(收稿13期：2010．10-08)---——205---——萬方數據高技術通訊2012年2月第22卷第2期質含量的差異會導致電池的初始內阻、容量等方面的差異。特別是大容量的動力鋰離子電池的生產尚未完全實現(xiàn)全自動化，電池的制造工
7、藝不能有效地保障電池初始性能的一致性，當電池的一致性要求太高的時候，電池的成品率大大下降，使得電池的價格增加。相對于大容量單體的生產情況，國內小容量單體電池的一致性由于自動化生產而得到了保證。其次，電池組不一致和使用過程相關(如溫度、充放電倍率、極化效應、自放電等)，而且具有很強的非線性，電池單體的性能同時受環(huán)境的影響致使電池參數的不一致性增強，這使得電池成組后的使用過程更加復雜，同時成組后的功率特性，以及成組后的容量和能量利用率更加難于控制。1．2改善成組性能分析即使在電池出廠時經過嚴格篩選后配組的電池
8、，也會由于電池的使用環(huán)境、溫度場以及自放電性能等方面的差異使得電池在使用一段時間后在內阻、容量以及荷電狀態(tài)(stateofcharge，SOC)等方面出現(xiàn)差異，所以電池的不一致性問題仍然存在。改善電池工作的電流、溫度環(huán)境，分析電池容量衰退和老化機制，通過高效的均衡方法彌補充電效率和自放電帶來的SOC差異等措施的采用，會緩解串聯(lián)電池組的容量差異并提高整組電池的容量和能量利用率，但是多批車輛運行情況表明，電池維護的工作仍然是必需的
