电动汽车动力电池的电气特性分析及模型研究

发布时间：2017-05-09 22:00

  本文关键词：电动汽车动力电池的电气特性分析及模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：汽车是现代工业文明的象征，与人们的生产与生活已密不可分。目前电动汽车已进入了快速发展期。纯电动汽车，混合动力汽车和燃料电池电动汽车的技术性能已经有了很大的提高，但是电动汽车目前面临许多需要解决的关键问题，如动力电池、电动机及驱动控制系统和能量管理系统等，使得电动汽车目前还不足以与普通燃油汽车全面抗衡。电动汽车动力电池的性能及成本是制约电动汽车发展的关键问题，它实际上已成为电动汽车发展的瓶颈，因此开展电动汽车动力电池特性及应用研究十分重要。 镍氢电池因为其污染小、比能量高、比功率较高和循环寿命长、免维护的储能设备，，在当前倡导的新能源汽车中备受重视。作为电动汽车动力源的动力电池，其相应特性必须满足电动汽车行驶、安全性能要求。本文以国内某品牌混合动力汽车项目为支撑，以混合动力汽车用镍氢电池为研究对象，运用实验和计算机仿真相结合的方法来研究镍氢电池。本文对镍氢动力电池的研究方法可以在其它动力电池研究上使用和推广。 本文首先分析了造成镍氢动力电池动态滞回特性的原因，提出以往在使用传统的开路电压法估算电池SOC时未考虑滞回特性影响的修正方法，提出修正的开路电压法，减小了滞回特性对开路电压估算SOC的影响。基于电池的快速充电理论，对电池的快速充电方法进行研究。通过实验验证快速充电方式的适用性。对于电池的放电电流对电池放电容量的影响，引入Peukert经验公式来计算镍氢电池的放电容量并通过实验验证公式在镍氢电池上的适用性。对于电池模型，在比较几类常见的动力电池模型的基础上，考虑电池使用过程中容量非线性效应和电池恢复效应的影响，使用KiBaM模型来反应这两个特性，结合改进的Thevenin电路模型来表现电池的V-I特性。根据模型估算电池剩余电量(State of Charge，简称SOC)。对电池的SOC估算，本文采用改进的安时法来估算SOC的值。该方法以电池等效模型为基础结合修正的开路电压法进行电池SOC的估算，称为综合安时估算SOC方法。在建立估算模型时，考虑影响SOC估算准确度的因素，在模型中加入修正因子。通过与普通安时估算法的仿真对比来说明综合安时法的有效性和准确性。最后从汽电池兼容的角度来看待电池在系统级电磁兼容中的作用。动力电池组系统作为混合电动汽车中高压电气系统中的一环，对于传导干扰来说，电池组是传导干扰的耦合路径。因此对动力电池的高频阻抗特性的研究就显得十分必要。本文对电池建立高频阻抗模型的方法由电池单体着手，继而运用到建立串、并联电池组的高频模型。通过实验测试，取得了不错的效果。
【关键词】：动力电池 电动汽车 电池SOC 电池等效模型 电池高频模型
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM912;U469.72
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 论文的选题背景及意义10-12
• 1.1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.2 课题研究意义11-12
• 1.2 镍氢电池概述12-13
• 1.2.1 镍氢电池的发展12
• 1.2.2 镍氢电池特点12-13
• 1.3 电动汽车对动力电池的性能要求13-14
• 1.3.1 纯电动汽车对动力电池的要求13-14
• 1.3.2 混合动力电动汽车对动力电池的要求14
• 1.3.3 插电式混合动力电动汽车对动力电池的要求14
• 1.4 论文的主要研究工作14-16
• 2 镍氢电池的工作原理及性能指标16-24
• 2.1 镍氢电池的工作原理16-17
• 2.2 电池的电极极化17-18
• 2.3 镍氢电池的性能指标18-22
• 2.3.1 电池容量和比容量18-20
• 2.3.2 电池能量和功率20-21
• 2.3.3 电池电动势和电压21
• 2.3.4 电池电流21-22
• 2.3.5 电池的荷电状态 SOC 与放电深度 DOD22
• 2.4 本章小结22-24
• 3 镍氢电池特性研究24-40
• 3.1 镍氢电池动态滞回特性24-30
• 3.1.1 镍氢电池动态滞回特性曲线24
• 3.1.2 镍氢电池动态滞回特性曲线分析24-25
• 3.1.3 电池修正开路电压法经验公式25-29
• 3.1.4 实验验证29-30
• 3.2 镍氢电池充放电特性分析30-38
• 3.2.1 镍氢电池的充电特性分析30-35
• 3.2.2 镍氢电池的放电特性分析35-38
• 3.3 本章小结38-40
• 4 镍氢电池动态等效模型研究40-54
• 4.1 蓄电池常用等效模型40-43
• 4.1.1 内阻模型40
• 4.1.2 Thevenin 等效电路模型40-41
• 4.1.3 PNGV 电路模型41
• 4.1.4 简单电化学模型41-42
• 4.1.5 人工神经元网络模型42-43
• 4.2 综合 Thevenin 等效模型研究43-52
• 4.2.1 KiBaM 模型43-48
• 4.2.2 综合 Thevenin 模型48-50
• 4.2.3 模型参数计算50-51
• 4.2.4 模型仿真验证51-52
• 4.3 本章小结52-54
• 5 镍氢电池 SOC 估算54-64
• 5.1 SOC 的估算方法54-55
• 5.2 镍氢电池 SOC 估计的影响因素55-57
• 5.2.1 库伦效率的影响55-56
• 5.2.2 温度对电池容量的影响56-57
• 5.2.3 循环次数的影响57
• 5.3 综合安时法估算镍氢电池 SOC57-62
• 5.3.1 传统安时法仿真模型的建立58
• 5.3.2 综合安时法仿真模型的建立58-61
• 5.3.3 仿真及结果分析61-62
• 5.4 本章小结62-64
• 6 镍氢电池的高频阻抗特性研究64-74
• 6.1 电动汽车动力电池在汽车电磁兼容中的研究64
• 6.2 电池单体的高频阻抗特性模型64-70
• 6.3 串、并联电池组高频阻抗特性模型70-73
• 6.3.1 串联电池组高频阻抗特性模型70-71
• 6.3.2 并联电池组高频阻抗特性模型71-73
• 6.4 本章小结73-74
• 7 总结与展望74-76
• 7.1 全文总结74-75
• 7.2 工作展望75-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-82
• 附录82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 范美强,廖维林,吴伯荣,陈晖,简旭宇;电动车用MH-Ni电池温度特性研究[J];电池工业;2004年06期

2 刘瑞浩;孙玉坤;陈坤华;;电动汽车SOC利用BP神经网络模型预测方法研究[J];电测与仪表;2011年03期

3 于海芳;逯仁贵;朱春波;马睿;;基于安时法的镍氢电池SOC估计误差校正[J];电工技术学报;2012年06期

4 雷黎,刘权彬;电动汽车使用对电网负荷曲线的影响初探[J];电机技术;2000年01期

5 张文虎,杨化滨,魏进平,周伟,高峰,周作祥,张允什;MH-Ni电池充放电过程中交流阻抗谱的研究[J];电源技术;2000年01期

6 朱元,韩晓东,田光宇;电动汽车动力电池SOC预测技术研究[J];电源技术;2000年03期

7 胡荣;赵品贤;;电动汽车快速充电站的负荷特性[J];上海电力学院学报;2012年02期

8 赵慧勇,罗永革,杨启梁,佘建强;车载镍氢电池管理系统研究现状与发展[J];湖北汽车工业学院学报;2004年03期

9 田方;娄豫皖;宋志棠;刘文叔;;动力氢镍电池循环寿命仿真方法研究[J];科学技术与工程;2011年23期

10 林成涛;仇斌;陈全世;;电动汽车电池功率输入等效电路模型的比较研究[J];汽车工程;2006年03期

  本文关键词：电动汽车动力电池的电气特性分析及模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：353357