插电式混合动力车电池的试验和充电方法

摘要

随着经济发展，社会水平的提高，人们对活动范围和出行的要求也一直在提高，这是社会发展的客观规律。私人轿车的快速增长在满足人们出行需求、带动国民经济发展的同时，也面临着重大的问题和挑战，主要表现在石油资源匮乏，汽车尾气污染和温室气体排放等方面。
　　在开发替代能源和“清洁”汽车的过程中，多种解决方案都得到了一定程度的发展，目前得到普遍重视和大力发展的是混合动力/电动车技术，其中插电式混合动力车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，简称PHEV）结合了混合动力车和纯电池电动车的各自优点，成为了一个重要的发展分支。
　　锂离子电池以其高能量密度、高功率密度、寿命长等优点，已经成为包括PHEV在内的各种新型混合动力/纯电动车的首选储能系统。本文以USABC（United States Advanced Battery Consortium）设定的PHEV电池目标为基础，结合国内某款磷酸铁锂电池，以基于USABC的测试方法来分析该款电池的性能指标，包括容量、能量、内阻、功率性能和寿命性能等。利用电池的Rint模型对电量维持状态下的循环试验方法进行了改进。
　　针对铅酸电池充电速度慢的问题，人们发展了多种新型充电方法。然而，在实际工作中发现，锂离子动力电池几乎都采用传统的“恒流充电至限压，再恒压充电至截至电流”的方法。本文结合试验，介绍了和分析了磷酸铁锂电池充电中所表现出来的特性。在按照动态工况进行的循环寿命试验中，对前800次循环中的典型充电曲线进行了对比，分析了电池在不同荷电状态区域（State Of Charge，SOC）的电压特征和SOC误差范围。提出了通过充电过程中的负载电压值来标定电池荷电状态值SOC的设想，并提出了相应的公差范围。
　　最后讨论了PHEV对外接充电设施的需要；影响充电速度的各个环节；对外部电网的需求；充电接口的标准化工作情况；以及智能充电的前景。

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第一章 绪论

1.1对汽车需要的增长是社会经济发展的必然趋势

1.2汽车对人们生活和社会带来的影响

1.3 汽车增长带来的主要挑战

1.4发展新能源车受到普遍重视

1.5车用能源多样化途径

1.6 混合动力和电动车综述

1.7 插电式混合动力PHEV介绍

1.8本章小结

第二章 车用锂离子动力电池

2.1 车用储能装置概述

2.2化学电池

2.3锂离子电池的外特性

2.4锂离子动力电池的等效电路模型

2.5 PHEV对电池的要求

2.6本章小结

第三章 PHEV锂离子电池的试验分析

3.1 测试标准和方法概况

3.2 USABC及其测试手册

3.3 USABC 的PHEV动力电池目标

3.4 测试电池样品的信息和测试设备

3.5 PHEV锂离子动力电池性能指标及测试技术

3.6 本章小结

第四章 锂离子动力电池充电方法

4.1动力电池常用的充电方法

4.2锂离子电池采用的充电控制方法

4.3对具体磷酸铁锂电池充电方法的讨论

4.4本章小结

第五章 外部充电设施

5.1 PHEV和纯电动车电能补给模式

5.2充电接口的标准化

5.3对基础设施要求和影响

5.4本章小结

第六章 总结

6.1本文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

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