电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究

　　电动汽车电池组连接可靠性及不致性研究王震坡。孙逢舂北京理工大学机械与车辆工程学院。北京181基本规律。重点讨论了电池组可靠性和电池组中单个电池性能不致性对电池组性能和寿命的影响及对电动汽车行驶性能的影响。提出了在使用方面的解决方案。关键词屯池组模型充屯律放电规可靠性不致忡电池技术作为屯动汽车发城的关键技术，困扰电动汽车产业的发展。为了提电动汽车的动力性和续驶里程，比能量高使用寿命长比功率大的电池是研究的重点。但在电池技术没有质的提高的前提下，电池组的连接可靠性和不致性研宄将有助于电池在使用中发挥最大效能，大大提高电动汽车的性能。北京理工大学与北京公交总公司联合开发的电动公交车酊06100通过运行试验，对制约电动汽车发展的电池组连接可靠性及不致性进行了研宄，提出了在电池组使用方面提高电动汽车续驶里程的理论和建议12.

　　2电池组模型及充放电基本规律池。电池基本参数为容量100入，作电压范围284.25，标称电压3.6.很明显单个电池不能达到电动汽车的使用要求，所以采用4个锂离子电池并联为组，108组串联为电动机供电，电池模型1.中为电池总电势，7为工作电压，2为负载阻抗，及为电池总内阻。在常温条件下，电池组的工作电压范围为3024 459.车辆运行中总电压降至340，电池应该充电；低于302.4车辆应不再运行，否则电池将产生损坏。

　　3电池组连接的可靠性3.1可靠性理论元件正常1作的概率称为这个元件的可靠。阡，系统正常工作的概韦称为这个系统的可靠性下面在假设各元件可靠性均为以且各元件能否正常工作是相互独立的情况下，比较两种常用电池组连接模型5的可靠性。记瓜似能正常工作，此能正常工作，其中灸=23.尸。，尸5代元件的可靠性概率，则有尸，=户历=.1兀件失效的概率为7=厂说=其中广1.2.3〃。对于53系统能正常工作的事件是，42.，儿刈5，525，系统能正常工作的概率为常工作的概率为经推姑丁得到穴，=，1⑷根据式13，利相1的分析；法和数学1纳法，可以得出先由，个儿件并联纽成子系统，再由个子系统串联组成系统的系统可靠度先由，个元件串联组成子系统，再由个子系统并联组成整体系统的系统可靠度3.2电池模型可靠性计算结果假设单个电池可靠度相同且凡+=99，以实际试验车所用锂离子电池组模型为例，电池总数为432块。

　　4.则兄=0.99140.807.从以上计算可以看出，先并联后串联系统连接可靠性远远大于先串联后并联的情况。因此从连接，靠性角度，建议电池饥采相先并联6串联的连接方法。

　　4电池不致性对电动汽车性能的影响131电动汽车的动力性续驶里程取决于电池的性能。电池不致性是影响电动汽车整车性能的主要因素。电池技术的现状明，电池不致性在充满电时还现不很明显，但经过段行个后浅放电阶段观从电压角役将呈现出定的不致性，在电池深放电80以上时电池不致性将以电他组序号景电动汽车续驶里沪；的重要因素。6 1放。深度电致性致情况。从中可以看出，在80放电的情况下，单电池的最高电压为3.3，在电池的正常工作电压范围2.84.25之内；最低电压为2.5，超出了电池的最低电压，电池间的电压差为0.8.在此情况下继续放电，电压较低电池因没有能量可以放出，将产生永久性损坏。若坏电池没有及时发现，使其和正常电池起使用，它将成为电池组的负载，影响其他电池的工作，进而影响整个电池组的寿命。所以在电池组不致性明显增加的深放电阶段，不能再继续放电。车辆良好的动力性源于高功率，电动汽车的高功率需要电池大电流19942014ChinaAcademicJoumalElectronic放电，而大电流放电将加剧不致性的形成。因此，电动汽车的最大放电电流受到限制，从而影响电动汽外的动力性。

　　根据电池组不致性对电池性能影响方式不同和作用原理不同，可以把电池的不致分为祥沾不致电01不致和屯压不致。

　　4.1.容量+致容量不1致性的影响可以分为3个方面0电动汽午行驶距离相，因容量不同。电池段，并且在其他电池深放电时，低容量电池可能己经没有电量放出，成为电路中的负载。，同种电池都有相同的最佳放电率，容量不同，最佳放电电流就不同。在串联组中电流相同，所以有的电池以最佳放电电流放电，而有的电池达不到或超过了最佳放电电流。，在充电过程中，小容量电池将提前充满，为使电池组中其他电池充满，小容量电池必将过充电，充电后期充电电压偏高，甚至超出电池电压最高限，形成安全隐患，影响整个电池组充电过程。以上3个原因，使容量不足的电池在充放电过程中进入恶性循环，提前损坏。

　　4.1.2电阻不致性串联组在放电过程中，小联组中电流相，内阻大的，1池，电压降人，能量损火大，产化人量热量，而温度越高，内阻越大，能量损失越大。若热量不能及时散失，电池温度将持续升高，能导致屯池货形1.1至爆炸的严重1；果。

　　布充电过程中。由于内肌不同，分配到串联组每个电池的充屯屯卡+同。将使电池允屯电压不致，随着充电过程的进行，内阻大的电池电压可能提前到达充电的最高电压极限，由此为了保证充电安全而不得不在大多数电池还未充满的情况下停止充电。

　　在放电过程中，各并联组电压相同，内阻大的电池，电流小。内阻小的电池，电流大。

　　从而使电池在不同的放屯率1作。影响电池纟寿命。同时电池放出能量不冰使相作条件下。屯池放电深度+同。

　　在充电过程中，由于内阻不同，分配到并联组的充电电流不同，所以相同时间内充电容量，=，心不同，即电池的充电速度不同，从而影响整个充电过程。在实际的充电过枵中。只能在防止允电快的屯池过充电和防止充电慢的电池允不满之间采取折衷方法。

　　4.1.3电压不致电压不致主要影响在于并联组中电池的互充电，当节电池电，低时。并联组其他电池将给此电池充电。这种联结方式，能量将损耗在互充电过程中而达不到预期1222V.13.42的两节铅酸屯池接并联放电曲线如阁了所m厂两申油在黎人寸禾口由厂女俭7电池并联放电电压曲线相差0.01.经过12小时。拆开连线两节电池电压分别恢夂为12.45.12.81.从此电压变化情况可以看出，低压电池容量小幅提高的同时高压电池容量急剧降低，大部分能量损耗在互充电过程中。

　　8贝6100，锂离子电池电动公交车运行试验证明了电池不致性对电动汽车性能的影响。随着行驶里程的增加，电池的不致将进入恶性循环。最直观反映为运行段时间后出现的电池电压不致性增加。装车时，充电后单电池电压的不致性在以内，行驶2，已经达到。

　　目前，在电池技术没有重大突破性能没有显着提高的前提下，提高电动汽车性能，特别是增加续驶里程和提高电池组使用寿命的关键就是尽可能保证电动汽车电池特性的致性。为避免电池不致，建议在使用中采取以下6方面措施，电池制造厂提高工艺水平，保证电池出厂质量，尤其是初始电压的致性。电池出厂前，对电池进行筛选，以保证批电池电压尽可能致。，在电池装车后，应尽可能保证各个电池充电结束时的电压相等，通过定期检验，发现电压过低的电池，进行单独充电，使其性能恢复。，间隔定的时间进行小电流涓流充电，使电池的性能得以恢复。行驶定里程后，调换相同使用条件下电压与人多数电池相，过大的屯池3.加装电池组能量均衡系统，对电池组充放屯进行智能荇理。

　　5结论通过电池模型建立，连接可靠性计算方法的确定以及对电池组不致性的研究，提出了在使用方面提高电池组性能和寿命的方法，为合理使用电池和电动汽车设计与运行研究提供了科学依据。

　　1孙逢春。电动汽车以。北京北京理工大学出版社，1997.

　　I3麻友良，陈全世。混合动力电动汽车用蓄电池不致性的影响分析。汽车电器，2001257.