目前混合動(dòng)力電動(dòng)汽車HEV(hybridelectricalvehicle)用動(dòng)力電池主要是鉛酸電池和磷酸鐵鋰電池LFP(lithiumironphosphate)。

與鉛酸電池相比，磷酸鐵鋰電池具有：循環(huán)壽命優(yōu)異、可大電流充放電、耐高溫、無記憶效應(yīng)、體積小、重量輕、使用安全和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。因此磷酸鐵鋰電池是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ腍EV動(dòng)力電池。然而由于在低溫下磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電性能差并且受工作電流、工作電壓等因素影響，準(zhǔn)確計(jì)量HEV動(dòng)力電池剩余電量成為磷酸鐵鋰電池管理中的技術(shù)難點(diǎn)。

根據(jù)HEV工作原理可知，在HEV行駛過程中，磷酸鐵鋰電池的剩余電量是其工作電流、工作溫度、工作電壓和工作時(shí)間的多元非線性函數(shù)，以檢測剩余電容量來計(jì)量電池的剩余電能量的方法是不能夠準(zhǔn)確反映電池的實(shí)際電能量狀態(tài)，為此，在分析磷酸鐵鋰電池的工作電流、工作溫度和工作電壓特性的基礎(chǔ)上，以其電能量為測量對(duì)象，提出基于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的磷酸鐵鋰電池剩余電量的計(jì)量方法。

1基于磷酸鐵鋰特性的電池剩余電量

計(jì)量原理

根據(jù)LFP動(dòng)力電池電容量檢測的基本原理，常用電荷狀態(tài)計(jì)量法(簡稱SOC法)是在HEV動(dòng)力電池端電壓(￡)在充電或放電過程中保持不變的條件下，以其剩余電容量與額定電容量的比值來計(jì)量電池的剩余電量的方法。同時(shí)，電池電容量還與其工作溫度有關(guān)。某型號(hào)單體LFP電池，在10A電流恒流放電條件下所放出電容量與工作溫度的關(guān)系曲線如圖2所示，由該曲線可知，在一定溫度范圍條件下，動(dòng)力電池的電容量隨著工作溫度的降低而逐漸減少。例如，-10℃單體LFP電池的容量為其在25℃時(shí)的電容量的68.83%，45℃單體LFP電池放出電容量為其在25℃下的電容量的101.78%，這說明磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電率在一定范圍內(nèi)隨溫度升高而變大。通過上述曲線還可以看出，在電池放電的整個(gè)過程中，其端電壓V(t)并不是始終不變，而是呈先緩后快的趨勢變化。根據(jù)HEV工作原理，動(dòng)力電池工作電壓的變化將直接影響動(dòng)力電池輸出功率的大小，而其大小又影響HEV驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作正常與否，如果V(t)下降至額定工作電壓之下，則將會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)HEV驅(qū)動(dòng)電機(jī)不能正常工作的難題，為此，提出了基于磷酸鐵鋰電池工作電流、工作溫度和工作電壓的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力電池剩余電量計(jì)量方法。

工作電壓影響因子

由圖1和圖2可知在放電過程中，動(dòng)力電池端電壓的變化是由于放電電流增加致使歐姆壓降增加和溫度降低致使其內(nèi)阻增加的原因。為了反映動(dòng)力電池工作電壓特性，定義動(dòng)力電池工作電壓影響因子由圖3中K和SOC變化曲線可知：

a．磷酸鐵鋰電池SOC值與其放電時(shí)間呈近似線性關(guān)系。

b．由于放電端電壓在整個(gè)放電過程中的變化，導(dǎo)致在相同放電時(shí)刻上K值比SOC值低。如當(dāng)放電為0.3h時(shí)，動(dòng)力電池的SOC值為23.39%，K值為9.48%，這說明此時(shí)動(dòng)力電池已經(jīng)不能放出電能量，而其SOC值則為23.39%，顯示其可以繼續(xù)放出電能量，K值為9.4％，顯示動(dòng)力電池不能繼續(xù)放出電能量，SOC值與實(shí)驗(yàn)狀況不相符合。因此K值可以更準(zhǔn)確的反映動(dòng)力電池剩余電量的狀態(tài)

c．同放電時(shí)刻，K值小于SOC值。這是由于SOC法忽略動(dòng)力電池端電壓的變化，因此SOC計(jì)量值大，而LFPRE法不僅考慮動(dòng)力電池的放電電流特性、溫度特性還考慮其電壓特性，故K計(jì)量值小。因此，K曲線可以準(zhǔn)確反映LFP電池電能量的變化趨勢。

結(jié)束語

根據(jù)磷酸鐵鋰放電電流特性、電池溫度特性和放電電壓特性所提出的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車磷酸鐵鋰電池剩余電能量的計(jì)量方法，可以較為準(zhǔn)確的計(jì)量磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的剩余電能量，而且克服了現(xiàn)有動(dòng)力電池以電容量為計(jì)量對(duì)象，忽略其端電壓變化而帶來的電能量計(jì)量精度較差的不足；并且K值可以較好地反映工作電流、工作溫度和工作電壓對(duì)動(dòng)力電池剩余電能量的影響。因此LFPRE法是一種簡單的、可行的動(dòng)力電池剩余電能量的計(jì)量方法。