混合动力SUV锂离子电池组SOC试验研究

摘要

电动汽车(Electric Vehicle，简称EV)是一种以动力电池作为能源的环保型汽车，具有很好的发展前景，动力电池是决定其性能优劣的重要零部件。纯电动汽车(PEV)是指在汽车上采用动力蓄电池作为唯一的能量来源，仅仅用电机作为动力装置。混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle，简称HEV)是指在一辆汽车中同时采用电机和内燃机作为动力装置，通过先进的电子控制系统使两种动力装置有机协调配合，实现最佳动力混合状态，同时还可以将多余的电能输入动力电池进行储存，在汽车加速或高速运行时，可由电池提供辅助动力。对电池荷电状态(State of Charge，简称SOC)的辨识是电动汽车，特别是混合动力电动汽车的关键技术。本课题来源于广东省科技攻关项目，主要包括如下研究内容： 首先，在综述国内外电动汽车和动力电池均衡管理系统发展现状的基础上，深入研究了动力电池的变流放电特性，包括大电流放电特性，并建立了电池的动态模型。通过实验结果分析，揭示了能表征电池内部动态极化效应本质的迟滞效应是变流放电情况下传统SOC辨识方法不足的内在原因。采用线性R—C电池动态模型的系统辨识法，提高动力电池SOC辨识的精度，并对这些方法进行了仿真和实验验证。通过对大量恒、变流充放电实验，实验分析发现了动力电池在大电流放电时等效内阻趋于稳定的重要规律，进一步的实验结果表明，以上方法充分考虑了电池放电的迟滞效应，比传统方法具有更高的辨识精度，尤其是更适用于动力电池的变流放电状态。此外，以能动势法结合开路电压法、安培时间积分法等的综合辨识法，虽然辨识误差在5％，但是该方法简单可靠，实用性强，易于实现电池SOC的在线实时辨识，适合实际工程应用需要，便于推广，在HEV上具有良好的应用前景。 最后本文对研究成果进行了归纳和总结，并对今后的进一步研究提出了建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1电动汽车的研究背景

1.2动力电池SOC辨识的研究意义

1.3国内外锂离子电池以及电池管理系统的发展现状

1.3.1国外目前比较典型的SOC辨识方法

1.3.2国内目前比较典型的SOC辨识方法

1.4课题来源与研究的主要内容

1.5课题研究的意义

1.6本章小结

第二章锂离子动力电池的基本特性

2.1电动汽车能源系统要求

2.1.1电动汽车对动力电池的要求

2.1.2电动汽车对动力电池管理的要求

2.1.3电动汽车对锂离子电池安全性要求

2.1.4电动汽车电池管理系统功能

2.2锂离子动力电池的工作原理

2.2.1锂离子电池的工作原理

2.2.2聚合物锂离子电池

2.3锂离子动力电池性能分析

2.3.1动力电池的技术指标

2.3.2单体锂离子电池理论特性曲线

2.3.3实验设备

2.3.4 30Ah聚合物锂离子电池模块实验设计

2.3.5 30Ah聚合物锂离子电池模块容量标定

2.3.6 30Ah聚合物锂离子电池模块的电压特性

2.3.7锂离子动力电池的容量特性

2.3.8锂离子动力电池的迟滞效应

2.3.9锂离子动力电池的内阻特性

2.4锂离子动力电池大电流放电特性

2.5锂离子动力电池脉冲放电特性

2.6变流充放电SOC曲线

2.7本章小结

第三章动态模型分析

3.1动力电池理论模型

3.2 Rint模型

3.3修正Rint模型

3.4动力电池能量模型

3.5 Thevenin电池模型

3.6 R-C组合电池模型

3.7神经网络模型

3.8温度管理修正模型

3.9本章小结

第四章 锂离子动力电池SOC的辨识与仿真验证

4.1 SOC的定义

4.2传统的辨识方法

4.2.1放电实验法

4.2.2开路电压法

4.2.3安时计量法

4.2.4负载电压法

4.2.5神经网络法

4.2.6内阻法

4.2.7线性模型法

4.3线性R-C模型法系统辨识

4.4电池动态模型仿真分析验证

4.5本章小结

总结与建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢