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新型混合動(dòng)力汽車/純電動(dòng)汽車鋰電池模型

由于鋰電池具有較高的功率密度和能量密度，使其在電動(dòng)汽車中得到了廣泛的應(yīng)用。而精確的鋰電池模型對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真十分重要。對(duì)常用鋰電池模型進(jìn)行了對(duì)比，建立了新型鋰電池模型并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行估計(jì)和驗(yàn)證。

常用鋰電池模型包括電化學(xué)模型、統(tǒng)計(jì)和概率電池模型、分析電池模型和等效電路模型。其中，電化學(xué)模型基于電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)對(duì)電池特性進(jìn)行描述。雖然該模型精度最高，但由于其非常復(fù)雜且難以對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，因而對(duì)終端用戶來(lái)說(shuō)該模型不可用。等效電路模型通過(guò)定義內(nèi)阻力作為溫度的函數(shù)，對(duì)電池的加熱過(guò)程進(jìn)行建模和模擬，分析熱變化對(duì)電池性能的影響。電池的內(nèi)阻力利用電化學(xué)阻抗譜測(cè)量法確定，其它參數(shù)值利用時(shí)域測(cè)量法和歐姆定律來(lái)確定。該等效電路模型結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但精度較高，所建立的鋰電池模型能夠與其它模塊化組件共存，聯(lián)合模擬較大的系統(tǒng)。因此，建立了以等效電路模型為基礎(chǔ)的新模型，通過(guò)對(duì)原模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，能快速獲得準(zhǔn)確的鋰電池特性分析結(jié)果。所建立的新模型是一個(gè)將等效電路模型與基于電池荷電狀態(tài)數(shù)學(xué)方程相結(jié)合的混合模型。對(duì)鋰電池內(nèi)部進(jìn)行建模時(shí)，僅考慮電池內(nèi)阻的影響并將一個(gè)并聯(lián)外加電阻和電容電路與內(nèi)部電阻串聯(lián)。選擇戴維南等效電路獲得瞬態(tài)條件下鋰電池電阻的精確計(jì)算結(jié)果。

利用基于電化學(xué)模型的高精度鋰電池特性分析軟件Dualfoil模擬容量為11Ah的商用鋰電池，以代替真實(shí)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)所建立新模型進(jìn)行估計(jì)和驗(yàn)證，以確認(rèn)新模型的有效性。

Murat Ceylan et al. 2014 IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics, Istanbul June 01-04, 2014.

編譯：李臣