充放電可逆的串聯(lián)式鋰離子電池建模研究

電動汽車的電池系統(tǒng)中含有幾十到幾千不等的鋰離子電池，雖然其能提供相對較高的能量密度，但是對過充電和過放電非常敏感。因此，必須連續(xù)監(jiān)測電池電壓，當(dāng)超過安全工作區(qū)域的邊界時，必須斷開電池。單個鋰離子電池的輸出電壓約是4V。為了實(shí)現(xiàn)更高的電壓水平（300～400V），需要將電力更有效地傳給電動馬達(dá)，這就需要將電池串聯(lián)連接形成電池模塊。每個電池模塊中的電池共同承擔(dān)充電電流和放電電流。理想的狀態(tài)是所有的電池都有同樣的初始充電狀態(tài)、容量和電壓充電狀態(tài)特性，以及相同的輸出電壓。

混合動力汽車或純電動汽車的大型電池系統(tǒng)都是由一系列串聯(lián)連接的電池組成的電池模塊。這些電池模塊中電池的電壓平衡提高了電池的壽命。通常采用平衡系統(tǒng)來減輕電壓失衡，并且優(yōu)化設(shè)計(jì)和尺寸要求而對預(yù)期的電壓失衡做出預(yù)測。提出了一種模擬電池中由于依賴溫度可逆自放電引起的電壓失衡的方法。由3塊電池串聯(lián)的電池模塊結(jié)構(gòu)在4℃工作溫度下工作30天以上，其仿真結(jié)果顯示，電池電壓最大差值低于1mV。而在其工作溫度相差20℃并對其進(jìn)行同樣仿真的結(jié)果顯示，電壓最大差值為5mV。仿真結(jié)果及其模擬方法對電池模塊制造商及電壓平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有很高的參考價值。

ValentinMuenzeletal. IEEE 2013 Tencon– Spring.

編譯：厙軍威