基于内阻检测的锂电池健康状态估计研究

作     者：刘江波 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢长君

授予年度：2015年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：磷酸铁锂电池 电池健康状态 内阻检测 

摘      要：随着能源及环境形势的日益严峻,电动汽车正得到越来越广泛的应用。但作为驱动电动汽车的主要能源,锂离子电池在大规模商用化方面仍面临一些技术挑战,比如提高车载使用寿命及一致性问题。本文正是以车载磷酸铁锂电池为研究对象,研究并设计基于内阻测试的锂电池健康状态估计系统,实现对锂电池的健康状态估计,为延长其使用寿命提供依据,主要研究工作如下:阐述了用于研究的磷酸铁锂电池的基本结构和工作原理,分析表征锂电池特性的基本参数和影响锂电池健康状态的内外因素。当前对电池健康状态的定义缺乏统一,本文列举和论证不同参数特点,提出较适合评价锂电池健康状态的指标--容量和内阻作为主要研究方向。研究了锂电池健康状态的估计方法,并着重分析内阻特性。选择合适的健康状态模型有利于理解内阻估计方法。所提出的内阻估计方法需要精确检测锂电池内阻,由此研究了两种内阻检测方法--直流放电法和交流阻抗法。根据内阻检测的基本原理和技术要求,完成锂电池内阻检测装置的总体方案设计,详细设计了主控制器和数据采集电路,包括主控制器中的继电器控制电路、硬件看门狗、存储设备进行详细设计和数据采集电路中的电池片选电路和交-直分离电路。搭建了锂电池内阻检测装置,测试了锂电池的各个特性参数。测试和分析结果表明:直流内阻能跟随锂电池健康状态变化,实现锂电池健康状态判断;绘制的直流内阻谱能够快速估计电池健康状态;基于内阻检测的SOH估计方法具有估计时间短、偶然因素小等优点。