鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：970次 | 2021年07月17日
仿真法測(cè)評(píng)：磷酸鐵鋰&錳酸鋰離子電池串并聯(lián)
鋰離子電池憑其重量輕、體積小、壽命長(zhǎng)、電壓高和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代鉛酸、鎳氫、鎳鎘等電池，并且憑其充放電效率高的特點(diǎn)在電網(wǎng)儲(chǔ)能使用中得到了重視。但是，受動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)的限制，為滿足電網(wǎng)儲(chǔ)能使用的要求，需將電池串聯(lián)到一定的電壓等級(jí)，再將電池包并聯(lián)，以達(dá)到較高容量。
同時(shí)，通過(guò)研究大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)和儲(chǔ)能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)先串后并的電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有利于對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)各個(gè)單體電池進(jìn)行測(cè)試和管理。以比亞迪深圳總部?jī)?chǔ)能示范系統(tǒng)為例，系統(tǒng)由16個(gè)并聯(lián)支路組成，每個(gè)支路由252個(gè)單體串聯(lián)連接至800V直流母線，再接功率變換器系統(tǒng)（powerconversionssystem，PCS）與電網(wǎng)連接，所構(gòu)成的1MW（兆瓦）儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能與各單體的狀態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。
顯然，當(dāng)電池性能存在不一致性，并將動(dòng)力鋰電池包串并聯(lián)使用時(shí)，性能指標(biāo)往往達(dá)不到單體電池原有水平，所以評(píng)價(jià)電池系統(tǒng)的性能并不能將單體電池性能進(jìn)行簡(jiǎn)單重疊，而是要對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中串聯(lián)支路的能量利用率以及并聯(lián)支路的電流不平衡度進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，從而保證系統(tǒng)的效率和安全性。
本文在錳酸鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池電學(xué)模型的基礎(chǔ)上，提出基于等效電路微分方程的串并聯(lián)仿真辦法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證串并聯(lián)仿真精度，研究影響動(dòng)力鋰離子電池包電流不平衡度的各項(xiàng)因素，擬出有效的電池包性能預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)手段。
電池模型與精度分解
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
本文以電動(dòng)汽車(chē)用90A·h錳酸鋰LiMn2O4和60A·h磷酸鐵鋰LiFePO4能量型電池為探測(cè)對(duì)象，試驗(yàn)使用美國(guó)Arbin公司bTS2000及其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行電池探測(cè)。
研究人員為分解動(dòng)力鋰離子電池的特性設(shè)計(jì)了大量等效電路模型，通常分解單體電池在不同倍率、不同溫度和不同老化程度下的充放電特性。
以電流作為輸入量，并以電池電壓作為輸出量，通過(guò)等效元件的串并聯(lián)來(lái)模擬電池的電學(xué)性能。如電池在充放電過(guò)程中表現(xiàn)出的歐姆內(nèi)阻、電化學(xué)極化以及濃差極化等現(xiàn)象，均可以通過(guò)模型參數(shù)以較高的精度表示。
由于電池極化電壓的建立和靜置過(guò)程消退均呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)新增或者衰減的特性，同時(shí)為便于電學(xué)仿真和計(jì)算，通常使用Rc阻容的模型對(duì)電池的極化電壓進(jìn)行建模。
電池包串并聯(lián)仿真中電池外電壓Uo決定了并聯(lián)的各個(gè)支路的電流大小，而Uocv可以通過(guò)OCV-SOC曲線實(shí)際測(cè)量得到，因此對(duì)極化電壓的準(zhǔn)確建模和仿真是研究電池串并聯(lián)特性的關(guān)鍵。對(duì)錳酸鋰離子電池充電狀態(tài)（stateofcharge，SOC）為40％～50％的充電過(guò)程和50％探測(cè)點(diǎn)的靜置過(guò)程分別進(jìn)行模型狀態(tài)參數(shù)的辨識(shí)，極化電壓Up實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合結(jié)果如圖1（a）所示。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
