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磷酸鐵鋰動力電池組容量損耗分析

發布日期:2018-03-08 來源: 本網 查看次數: 1491 

核心提示:  基金項目:國家“63”計劃資助項目(2003AA501350)和中央高校基本科研業務費資助項目(CDXS11151156)。:胡銀全(1978-),男,博士。E-mal:hyql61tom.com

  基金項目:國家“63”計劃資助項目(2003AA501350)和中央高校基本科研業務費資助項目(CDXS11151156)。:胡銀全(1978-),男,博士。E-mal:hyql61tom.com別電池容量衰減過快的問題,有利于電池組的有效使用,減緩了電池組容量衰減的速度,延長了電池組的循環使用壽命。

  1電池充放電機理及自放電分析1.1電池充放電機理磷酸鐵鋰正極材料具有規則的橄欖石型結構,對磷酸鐵鋰電池的結構和特性進行了大量研究。磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,充放電過程中結構穩定。在充放電過程中,聚合物隔膜將正極與負極隔開,電子不能通過而鋰離子可以通過。其充放電反應機理為從式(1)、式(2)可以看出,其充放電反應是在LFePODFeP04兩相之間進行。充電過程中,鋰離子從UFeP0 4中脫出通過隔膜向負極遷移,正極形成FeP0 4相;放電過程中,鋰離子從負極脫出通過隔膜向正極遷移嵌入FeP04中形成UFeP04.由于充放電過程中鐵氧配位關系變化很小,所以在脫嵌鋰過程中雖然存在物相變化,但是沒有影響其電化學性能的體積效應產生。

  電池自放電分析電池的自放電是指電池在未使用狀態下,電池容量自然損失的現象。通常情況下,電池的自放電程度主要受正極材料、電池的制作工藝、電解液性質、溫度和時間等因素影響。自放電使電池損失一部分容量,不同類型的電池自放電過程不同。電池自放電受溫度影響較大,且受電池荷電狀態影響較大。如果負極處于充足電的狀態而正極發生自放電,電池內容量平衡被破壞,將導致永久性的容量損失。長時間或經常自放電時,鋰有可能沉積在碳上,增大兩極間容量的不平衡程度。在實際應用中,電池自放電還包括電池管理系統所消耗的容量。

  2.是電池組車載放電。單節電池檢測模塊分別對每一節電池電壓、溫度進行檢測;觸摸屏模塊對電池組總電壓、總電流進行檢測,并對電池組的充電過程進行控制。低電壓電動汽車每組電池的電池數為16節,串聯在一起,總電壓約觸摸屏模塊檢測電池組總電壓、總電流,并在觸摸屏模塊上把電池組總電壓、總電流、單節電池電壓、溫度等重要信息實時顯示出來。觸摸屏模塊同時通過CAN總線與充電機、均衡模塊和電機控制器進行通信,對動力電池組的充放電過程進行監測和控制,是管理系統的核心。

  磷酸鐵鋰動力電池組充電過程如下:開始階段,充電機對磷酸鐵鋰動力電池組進行串聯充電,單節電池檢測模塊對單節電池電壓、溫度進行檢測,將檢測結果通過CAN通信送給觸摸屏微處理器,觸摸屏微處理器監測、控制串聯充電過程。按照單節電池電壓控制串聯充電的方式充電,當串聯充電結束時,觸摸屏模塊檢測到某節或某幾節電池SOC較低,需要啟動均衡模塊時,觸摸屏發出信號,啟動對應電池的均衡模塊。當均衡充電模塊完成對各單節電池的均衡充電后,均衡充電模塊停止工作,觸摸屏微處理器顯示電池組充電完成。

  通過磷酸鐵鋰動力電池組充電實驗驗證,均衡充電模塊能很好地對電池組中各單節電池進行均衡充電,通過電池組均衡充電裝置,能使電池組中各單節電池都充滿電量。

  4結語通過對電池組不可逆容量損耗和可逆容量損耗的分析,設計了一種帶有均衡裝置的適合車載動力電池的管理系統。此電池管理系統采用低功耗電池檢測模塊對單體電池電壓、溫度等信息進行檢測,觸摸屏模塊采用低功耗設計,在待機狀態下,自動進入低功耗模式。電池均衡模塊只有在觸摸屏模塊發出指令時才工作,降低了電池組的能量損耗。電池管理系統對電池組的充放電過程進行監測和控制,避免電池過充、過放、過溫、大電流等對電池造成損壞,使電池都能充滿電,有利于電池組的有效使用,延長了電池組的循環使用壽命。

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