1、電動汽車動力電池系統(tǒng)是電動汽車的能量來源，是電動汽車的核心部件，電池內(nèi)部復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)容易受到溫度的影響，而高緯度寒冷地區(qū)冬季氣溫低、冬夏溫差大，為電動汽車電池管理帶來了新的挑戰(zhàn)。因此，對電池系統(tǒng)合理而有效的管理是提升電池使用效率、延長電池使用壽命、保障電池組使用安全，優(yōu)化系統(tǒng)能量管理策略的基礎(chǔ)。但是由于電池溫度特性原因，在高溫環(huán)境下電池加速老化，形成不可恢復(fù)的容量損失。而在低溫環(huán)境下，電化學(xué)反應(yīng)速率降低、內(nèi)阻增大、參與反應(yīng)的鋰離子數(shù)

2、量減少，造成電池組容量和功率特性的衰減，充電時甚至可能出現(xiàn)鋰枝晶刺穿隔膜形成內(nèi)部短路，威脅使用安全。同時，長期循環(huán)使用后電池自身特性不一致造成的電量不均衡不僅影響電池組容量和功率特性，還會引發(fā)電池生熱、溫度以及庫倫效率的不一致，使電池組性能進(jìn)一步惡化。上述問題極大地制約了電池系統(tǒng)性能發(fā)揮，增大了電池系統(tǒng)使用風(fēng)險和使用成本。
　　針對以上問題，本文旨在解決電動汽車電池系統(tǒng)由于外界環(huán)境溫度和電池自身特性不一致引發(fā)的電池組性能衰減問題，

3、以及由于電池SOC不一致引發(fā)的生熱及溫度不一致問題。為了實現(xiàn)這一目的，本文分別從理論和實際角度出發(fā)對溫度引起的電池性能衰減機(jī)理進(jìn)行分析，針對電動汽車電池系統(tǒng)低溫運行特點制定串聯(lián)電池組低溫?zé)峁芾聿呗裕诘蜏仡A(yù)熱模式下采用基于變功率調(diào)節(jié)的低溫預(yù)熱控制方法提升電池性能，預(yù)熱起動后進(jìn)入運行監(jiān)控模式估計電池內(nèi)部溫度和峰值功率狀態(tài)。針對電池特性不一致引起的電池組性能衰減及生熱和溫度不均問題開展仿真研究，對多種常見特性不一致帶來的容量和功率衰減機(jī)理進(jìn)

4、行分析。針對影響電池組性能最為嚴(yán)重的SOC不均衡問題，設(shè)計串聯(lián)電池組均衡系統(tǒng)并開發(fā)優(yōu)化均衡控制策略以改善電池組電量一致性，緩解SOC不均衡對電池組性能及熱穩(wěn)定性的影響。具體研究內(nèi)容如下：
　　針對電動汽車電池組性能衰減機(jī)理問題，從理論上分析環(huán)境溫度和電池特性參數(shù)一致性對串聯(lián)鋰離子電池組性能影響機(jī)理，通過實驗驗證環(huán)境溫度對電池內(nèi)阻、開路電壓、放電容量、峰值功率的影響，為電池低溫?zé)峁芾硐到y(tǒng)及控制方法設(shè)計提供依據(jù)。建立電池特性參數(shù)一致性

5、分析模型，分析內(nèi)阻、開路電壓和電量不一致對電池端電壓、電池組容量和峰值功率帶來的影響，定義電池組容量和功率衰減率對不同類型不一致造成的電池組性能衰減進(jìn)行評價。此外，還對電池電量不一致帶來的電池組溫度和老化差異進(jìn)行分析。
　　針對電池系統(tǒng)運行過程中電池內(nèi)部溫度和峰值功率無法實際測量的問題。利用電池等效電路模型，根據(jù)實時采集的電池電壓和電流數(shù)據(jù)，結(jié)合擴(kuò)展卡爾曼濾波在線估計模型參數(shù)，并根據(jù)電池電壓和電流限制條件估計運行過程中的峰值充放電

6、功率；建立電池內(nèi)部溫度估計模型，分析熵變生熱和過電勢生熱對電池總體生熱的影響，并在恒流充放電過程中對兩種生熱帶來的影響進(jìn)行分析，提出基于自生熱的電池內(nèi)部溫度估計方法，利用實時采集的電池表面和環(huán)境溫度估計電池內(nèi)部溫度。
　　針對串聯(lián)電池組低溫?zé)峁芾砜刂撇呗詥栴}，通過對低溫運行狀態(tài)的分析將低溫運行分為低溫預(yù)熱起動和起動后的運行監(jiān)控兩種模式。通過分析電池低溫預(yù)熱模型，給出了預(yù)熱目標(biāo)溫度確定方法，提出了基于比例因子自校正的變功率低溫預(yù)熱模

7、糊控制方法，根據(jù)電池表面最大溫差和電池平均溫度調(diào)節(jié)預(yù)熱功率，提高電池性能的同時節(jié)省預(yù)熱能耗。在起動后運行過程中監(jiān)控電池峰值功率和內(nèi)部溫度變化，利用峰值功率估計方法實現(xiàn)變溫度狀態(tài)下的電池功率能力估計，根據(jù)電池表面和環(huán)境溫度結(jié)合內(nèi)部溫度估計方法實現(xiàn)電池內(nèi)部溫度的準(zhǔn)確估計。
　　最后，針對串聯(lián)電池組電池電量不均衡引發(fā)的電池組性能衰減和生熱及溫度不一致問題，提出一種基于雙向全橋的串聯(lián)電池組主動均衡結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)串聯(lián)電池組模塊與模塊內(nèi)任意單體與