電動(dòng)汽車用磷酸鐵鋰電池動(dòng)態(tài)特性建模與仿真研究.pdf

1、動(dòng)力電池對(duì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程和安全性影響重大，磷酸鐵鋰電池憑借其安全性能佳、無(wú)污染、低成本和循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)成為電動(dòng)汽車動(dòng)力源的優(yōu)先選擇。動(dòng)力電池建模是電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到電池管理系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)對(duì)電池荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)的準(zhǔn)確估計(jì)。因此基于電池的動(dòng)態(tài)特性，建立高精確度和低復(fù)雜度的電池模型對(duì)電池管理系統(tǒng)是必不可少的。
　　本文對(duì)磷酸鐵鋰電池的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試與分析，包括不同倍率放電下電池所表現(xiàn)的端電壓特性和容量

2、特性，在不同SOC狀態(tài)下電池的開路電壓特性以及在不同頻率電信號(hào)擾動(dòng)下電池的電化學(xué)阻抗譜特性，為之后模型的建立和仿真提供一定的試驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　鑒于現(xiàn)有Randles等效電路模型的不足，主要基于磷酸鐵鋰電池的電化學(xué)阻抗頻譜特性，通過(guò)引入復(fù)參數(shù)電感元件，復(fù)參數(shù)電容元件和常相位角元件，并對(duì)以上元件與Randles等效電路模型的元件進(jìn)行對(duì)比分析，建立了磷酸鐵鋰電池的等效電路修正模型。基于對(duì)實(shí)測(cè)阻抗譜的擬合，通過(guò)模擬退火算法，辨識(shí)了修正模型中

3、的參數(shù)。驗(yàn)證并分析了修正模型對(duì)實(shí)測(cè)阻抗譜的擬合結(jié)果，并與Randles模型在擬合精度上進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明修正模型絕對(duì)誤差總體上低于Randles模型，其相對(duì)誤差為3.83％，相比Randles模型精度提高了近4%。利用修正模型對(duì)磷酸鐵鋰電池在不同SOC狀態(tài)下的阻抗譜進(jìn)行擬合，分析了模型參數(shù)隨SOC的變化，得出模型中參數(shù)Q與SOC存在較為簡(jiǎn)單的單調(diào)關(guān)系，為電池管理系統(tǒng)SOC的估計(jì)提供一定的參考。
　　針對(duì)電池管理系統(tǒng)上需要電池的時(shí)

4、域模型來(lái)描述其伏安動(dòng)態(tài)特性的要求，結(jié)合動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車上的實(shí)際運(yùn)行情況，完成了修正模型從頻域到時(shí)域的轉(zhuǎn)換。通過(guò)利用OCV-SOC特性曲線對(duì)時(shí)域模型中開路電壓進(jìn)行辨識(shí)；基于對(duì)不同SOC點(diǎn)斷電后電池端電壓的響應(yīng)，得到了等效電路元件參數(shù)與SOC的擬合函數(shù)式。搭建了基于Simulink的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)仿真模型，分別進(jìn)行了恒流放電試驗(yàn)驗(yàn)證和FUDS美國(guó)聯(lián)邦城市駕駛工況試驗(yàn)驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明，模型在恒流放電工況下的最大誤差為0.0311V，