换电模式下电动汽车动力电池全寿命周期分析与研究

摘要

电动汽车作为新一代交通工具可以减少车辆尾气排放、缓解机动车对石油资源的过度依赖，是解决当前能源紧张和环境污染问题的一个重要手段。受目前电池制造技术和工艺限制，如何实现电动汽车动力电池全寿命周期管理一直是一项难题。随着杭州地区充换电站建设的不断推进，电动汽车换电频次大大增加，同时也积累了大量的运维数据资源，而传统的人工汇总分析已无法满足当前智能化管理的需求。
　　本课题基于以上背景提出，通过对路况的考量以及对电池性能的分析建模，旨在建立电动汽车动力电池全寿命周期管理体系。主要研究工作如下:
　　1.开展动力电池运维数据分析理论研究。在当前大数据的背景下，分析电池运维数据的多源异构性，有效提高数据质量，进而提升电池建模的准确性。
　　2.研究建立动力电池运维数据信息模型。通过对电池台账信息、电池运行信息、电池故障信息、电池抽检信息等关键信息的数据建模，研究针对电池运维数据集合的分析流程、概念与指标体系，并为数据融合与计算提供参考依据。
　　3.电池运维数据融合与分析算法设计。通过整合各类电池运维数据信息，提出基于数据全体的分析模型，实现电池运维数据质量在线评价及相关关系识别、故障率和家族缺陷统计、抽检优先级排序、寿命预测、需求数预测等计算方法。
　　4.开发验证电池测试与分析过程，验证国内外相关测试标准并与现有研究灵活结合。基于对杭州市实际工况的实验调查，建立适合杭州电动汽车的标准化测试工况，最终建立一个灵活的预测汽车剩余里程的测试模型。
　　5.基于理论研究成果，开发一套适合换电模式电动汽车运营特点的动力电池全寿命周期管理软件，具备电池故障类型与实时在线统计、电池寿命预测、电池抽检计划自动生成、电池故障预警、电池剩余电量预测以及剩余里程估计及优化等功能，实现电动汽车运维精益化和资产自动化以及辅助决策智能化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状综述

1．2．1 动力电池特性测试研究现状

1．2．2 动力电池模型研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 电动汽车充换电设施及动力电池特性

2．1 电动汽车充换电设施概念与分类

2．2 动力电池特性参数及换电技术

2．2．1 锂离子动力电池的特性

2．2．2 适应标准电池箱的快速更换技术

2．3 影响动力电池寿命的主要因素

2．3．1 充放电电压对寿命的影晌

2．3．2 充放电倍率对寿命的影响

2．3．3 环境温度对寿命的影响

2．3．4 振动频率对寿命的影响

2．4 本章小结

第3章 动力电池运维数据评估与分析

3．1 动力电池运维数据来源

3．2 动力电池数据处理与分析

3．2．1 车辆运行数据的选取

3．2．2 不良数据的辨识

3．2．3 数据的插值和平均处理

3．2．4 数据处理算法设计与实现

3．3 多源数据相关关系识别

3．3．1 相关关系定义与比较

3．3．2 基于相关关系识别的电池故障预警分析

3．4 本章小结

第4章 动力电池数据信息模型研究

4．1 电池模型

4．1．1 现有技术概况

4．1．2 电池建模

4．1．3 电池状态估计

4．1．4 电池组SOC估计的实现

4．1．5 估计效果的验证

4．2 里程预测模型

4．2．1 剩余里程预测模型的设计

4．2．2 电池组容量估计方法设计

4．2．3 电池组SOC估计的拓展

4．2．4 汽车虚拟模型

4．2．5 杭州市工况的建立

4．3 电池性能评价

4．4 本章小结

第5章 动力电池全寿命周期管理系统设计方案

5．1 动力电池全寿命周期管理软件架构

5．2 动力电池全寿命周期管理软件设计

5．2．1 动力电池全过程多源信息采集

5．2．2 动力电池故障率在线统计

5．2．3 动力电池故障预警系统

5．2．4 动力电池寿命预测

5．2．5 动力电池调配方案和储备预警功能

5．2．6 动力电池抽检计划

5．2．7 动力电池报告管理

5．2．8 剩余里程预测

5．2．9 电池性能评价

5．3 系统技术性能指标

5．4 本章小结

第6章 结论和展望

参考文献

致谢

作者简介