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锂离子电池作为新能源汽车动力系统的核心部件,得到广泛应用。电池充电策略会影响其充电时间、循环寿命及运行安全,研究和选取合适的优化充电策略将提高电池的经济性及安全性。目前关于研究如何有效延长电池循环寿命的充电策略较少,本文以三元锂离子电池作为研究对象,建立了寿命最大化的分区间优化充电策略。文章主要研究内容如下:首先,分析了电池的SOC区间特性。针对三元锂离子电池设计了不同充电倍率及不同SOC区间下的脉冲实验,通过建立电池等效电路模型辨识得到不同倍率下电池基本参数随SOC区间的变化特性;针对同款电池设计了不同SOC区间下电池循环寿命实验,得到电池热力学性能及动力学性能在不同SOC循环区间下的衰退特性。通过对比分析实验数据得出低端SOC区间电池内阻大且动力学性能衰退严重,高端SOC区间电池热力学性能衰退严重,中端SOC区间电池性能稳定,为SOC分区间充电策略的提出提供了理论依据。其次,提出了综合考虑容量衰退速率与能耗作为惩罚项的多目标函数优化充电策略。利用实验数据,在全SOC循环区间电池容量衰退速率模型的基础上建立了 SOC分区间电池容量衰退速率模型;此外,建立了能耗与充电倍率及SOC间的关系模型,由于能耗模型与电池内阻参数相关,利用内阻增量法建立了电池直流内阻函数。该充电策略综合考虑了容量衰退速率和温升对电池寿命的影响,多目标优化充电策略可以更有效的延长电池循环使用寿命。然后,设计了锂离子电池多目标优化充电控制方法。以容量衰退速率与能耗作为优化目标,以SOC作为状态变量,在平均充电倍率等约束条件下,利用动态规划优化算法(DP)计算得到一组优化电流序列;为了初步验证该充电策略的优化效果,基于模型预测控制(MPC)理论实现了对电池多目标优化充电的控制,采用多步预测控制方法获取优化电流序列,电池在传统与优化充电法下的能耗仿真对比结果显示在平均充电倍率相同的情况下,优化充电策略下能耗降低量约为3.68%,表明该优化充电策略对电池温升具有较好的优化效果。最后,为验证优化充电策略对电池循环使用寿命的影响,开展了传统与优化充电方法的对比实验。选取四只电池设计了电池性能及循环寿命对比实验,充电性能对比实验结果表明优化充电策略提高了电池的库伦效率并降低了能耗;由循环寿命对比实验结果得出经过1300次循环后,传统与优化充电法下的平均容量衰退率分别为7.34%和5.67%,电池的循环使用寿命得到了明显提高。