轨道交通用锂离子电池峰值功率测试方法及优化控制研究

发布时间：2020-04-06 05:59

【摘要】：随着轨道交通与动力电池新能源技术的日益发展,轨道交通因其快捷、安全、舒适、运能大等优点,普遍成为居民出行的首选交通方式。锂离子电池因其在能量密度、循环使用寿命、节能绿色环保等方面具有很强的优势,在轨道交通列车上大力推广使用锂离子电池将会缓解目前能源消耗严重的问题,而且动力电池还可以回收再利用制动能量,提高列车全线运行效率。作为轨道交通列车的主要动力源,锂离子电池系统的功率优化控制是实现轨道交通列车安全可靠运行的重要保障。本文完成了锂离子电池峰值功率三种主流测试方法的实验,包括HPPC测试、日本JEVS测试和定时恒流充放电测试;在对比分析了不同测试方法实验数据的基础上,提出了改进日本JEVS测试方法,以定时恒流充放电测试的峰值电流数据为基准值,验证了改进日本JEVS测试方法的准确性;考虑温度、SOC和等效电路模型元件参数,建立了多元线性回归模型,实现了考虑多因素的锂离子电池峰值电流估算。基于柴油发电机组模型、动力电池等效模型和动力电池组热模型,以全工况条件下节能率最高为目标,采用粒子群算法,完成混合动力车辆锂离子电池系统功率的优化控制。结果表明以动力电池SOC、峰值功率和温度为边界条件的优化控制方法可将柴油机的效率提升0.6%,并且确保了储能系统的安全性,延长了动力电池的使用寿命。基于动力电池组热模型和列车运动学模型,以全线工况条件下电池储能系统温升最小为目标,完成了纯电动列车系统功率的优化控制。结果表明基于运动学模型的纯电池系统功率控制方法,可保证车辆在纯电池模式下完成长距离或大坡道等特殊条件下自牵引工作,为车辆储能系统的配置及运行过程中的优化控制提供依据。
【图文】：

全文,总体结构,动力电池

逦北京交通大学硕士学位论文逦逡逑本文以柴电混合动力列车和纯电动列车为研宄对象，测试分析锂离子电池峰逡逑值功率并进行估算，根据柴电混合动力列车技术指标，以动力电池峰值功率、ＳＯＣ逡逑阈值以及温度极限为边界条件，通过寻优算法求取燃油消耗最少且电池系统经济逡逑性最优的控制策略。根据纯电动列车技术指标，以动力电池峰值功率、ＳＯＣ阈值逡逑停站误差以及列车运行时长为边界条件，通过寻优算法求取动力电池温升最小的逡逑控制策略。最后分别对混合驱动锂离子电池系统功率控制和纯电池驱动系统功率逡逑控制下动力电池的温升进行仿真分析。论文总体结构如图１－１所示。逡逑

三元,电池,锂电池

速率：彡２￣３°Ｃ／ｍｉｎ；逡逑速率：彡０．７￣ｒＣ／ｍｉｎ；逡逑１８６５０三元锂电池的电压范围为２．５？４．２Ｖ，钛酸锂电池电压范，因此选择量程为５Ｖ／１００Ａ的Ｍａｃｃｏｒ单体测试设备完成数据采集系高低温实验箱温度浮动度和均匀度较小，因此可认为电池的基本性受外界环境温度变化的影响，所以将电池搁置在高低温恒温箱中进测电池逡逑１８６５０三元锂电池体积小且安全性高，所以本文为了方便实验测试，５０三元锂电池进行了大量峰值功率测试实验，而钛酸锂电池是轨道最具有应用前景的储能元件，因此为了更好在轨道交通列车中应用，，钛酸锂电池进行验证实验。即所选被测电池为３节１８６５０三元锂电供的钛酸锂单体电池，其中被测试的１８６５０三元锂电池如图２＿２所示
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U270.381;TM912

【参考文献】