表1 试验工况
2 结果与讨论采用CAN卡与运营管理平台采集三种不同工况下的实验数据,对电动汽车锂离子动力电池的特性进行分析。
2.1 不同工况对锂离子动力电池SOC的影响
电池组以恒流进行连续放电,其工作电压会随着放电而降低,通常电池组在放电末期都有电压显著下降的现象,而且电池模块的过放电会引起模块性能、不可逆的衰退,从而引起整个电池组性能和使用寿命的下降。
为了保护电池,厂家对同批次的单体电池基本都设定一个合理的充放电终止电压。但在实际的使用过程中电池组放电电流倍率范围宽,电压变化大,所以在动力电池使用过程中,什么时候停止放电要根据电池的剩余容量、一致性和充放电终止电压等参数综合分析。
电池荷电状态(State of Charge,SOC)描述了电池的剩余电量,是电池使用过程中的重要参数。荷电状态值是个相对量,一般用百分比的方式来表示,SOC的取值为:0~100%。动力电池的充放电过程是个复杂的电化学变化过程,SOC受到动力电池的基本特征参数和动力电池使用特性因素的影响。
本试验根据试验车行车过程中采集的工作电压以及SOC的数据,考察不同工况下锂离子动力电池工作电压及其SOC的影响,为电池管理系统的设计(如充放电终止电压等)提供可靠依据。
图2-4分别是试验得到的长距离工况、市区山坡工况以及高峰期堵车工况下工作电压与SOC的变化曲线。由图中可以看出,不同工况的影响下,动力电池的工作电压和SOC的变化趋势不同。
在长距离工况下,电动汽车以匀速在车流量较小的路段行驶,此时工作电压波动幅度较小,SOC下降较平缓;山坡行驶工况以及堵车工况下,多工作于加减速或刹车制动,此时工作电压波动幅度较大,且当SOC低于70%后,动力电池SOC有显著下降趋势。
因此综上可知,市区山坡工况、高峰期堵车工况对动力电池SOC的影响较长距离工况的大。此外,为延长电池的使用寿命,设置更具合理的充放电终止电压很有必要。
图2 长距离工况下工作电压与SOC的变化曲线
图3 山坡工况下工作电压与SOC的变化曲线