電動汽車用磷酸鐵鋰電池動態(tài)特性建模與仿真研究.pdf

1、動力電池對電動汽車續(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、無污染、低成本和循環(huán)壽命長等優(yōu)點成為電動汽車動力源的優(yōu)先選擇。動力電池建模是電動汽車電池管理系統(tǒng)開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到電池管理系統(tǒng)能否實現(xiàn)對電池荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)的準確估計。因此基于電池的動態(tài)特性，建立高精確度和低復雜度的電池模型對電池管理系統(tǒng)是必不可少的。
　　本文對磷酸鐵鋰電池的動態(tài)特性進行了試驗測試與分析，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擾動下電池的電化學阻抗譜特性，為之后模型的建立和仿真提供一定的試驗基礎(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阻抗頻譜特性，通過引入復參數(shù)電感元件，復參數(shù)電容元件和常相位角元件，并對以上元件與Randles等效電路模型的元件進行對比分析，建立了磷酸鐵鋰電池的等效電路修正模型?；趯崪y阻抗譜的擬合，通過模擬退火算法，辨識了修正模型中

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

4、域模型來描述其伏安動態(tài)特性的要求，結(jié)合動力電池在電動汽車上的實際運行情況，完成了修正模型從頻域到時域的轉(zhuǎn)換。通過利用OCV-SOC特性曲線對時域模型中開路電壓進行辨識；基于對不同SOC點斷電后電池端電壓的響應，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的磷酸鐵鋰動力電池動態(tài)仿真模型，分別進行了恒流放電試驗驗證和FUDS美國聯(lián)邦城市駕駛工況試驗驗證，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，