本文關(guān)鍵詞：電動汽車用磷酸鐵鋰電池模型研究

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【摘要】：2015年上半年,我國新能源汽車累計生產(chǎn)7.85萬輛,同比增長3倍,與此同時,全球市場的電動汽車也一直頗受青睞,而鋰離子電池以其具有能量密度大、循環(huán)壽命長、高電壓、高容量等優(yōu)點為絕大多數(shù)電動汽車所使用,在我國電動汽車的企業(yè)中最常用的是磷酸鐵鋰電池。電動汽車用電池多是以電池組的形式使用的,這樣在長期使用過程中就會出現(xiàn)電池不一致性問題,即會導(dǎo)致某一節(jié)電池出現(xiàn)過充電或者過放電的問題,從而影響整個電池組的工作,造成電池組的損壞,電池模型是解決該問題的重要方法之一。一個有效的電池模型可以使電池電量估算準確,電池管理實施可靠。在眾多的電池模型中,最便于電力電子工程師使用的是等效電路模型,但是現(xiàn)在已有的等效電路模型均存在著仿真過程繁瑣,誤差太大的問題。本文針對上述問題,提出了一種仿真簡便,誤差小,更易于電力電子工程師設(shè)計電動汽車充電樁使用的等效電路模型。本文首先從磷酸鐵鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā),研究了其電壓、內(nèi)阻、容量等基本特性,文章中詳細介紹了磷酸鐵鋰電池不同電壓的定義及其測量方法,描述了不同容量的定義及其使用條件,講述了不同內(nèi)阻的構(gòu)成及其和電池剩余容量的關(guān)系。在對磷酸鐵鋰電池基本特性研究清楚地條件下,又加入了環(huán)境溫度、充放電倍率、充電頻率等外界影響因素,通過大量的實驗總結(jié)出電池在各種不同工作條件下的充放電規(guī)律;然后在分析了現(xiàn)在已有的多種等效電路模型優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,提出了一種新型的等效電路模型,該模型的核心部分是由一個線性電容和兩個受控電壓源組成的可變電容系統(tǒng),該系統(tǒng)可以形象的表示出磷酸鐵鋰電池在不同溫度下的容量變化情況,文章中就整個電池電路等效模型的過程及其電路原理作了詳盡介紹;接著針對提出的電池模型進行了大量的實驗,包括不同溫度、不同充放電倍率、不同充電頻率等條件下的實驗,文章中依次列出了各個實驗的過程,包括實驗裝置的搭建,上位機程序的設(shè)計,以及下位機硬件電路的布局,通過完善自動的實驗平臺記錄了不同實驗條件下的數(shù)據(jù),并從實驗數(shù)據(jù)中提取出模型參數(shù),針對不同的參數(shù)分別進行數(shù)據(jù)擬合,得到了可用的數(shù)據(jù)關(guān)系及參數(shù)值;最后利用PSpice對電池模型進行仿真,結(jié)果顯示仿真波形和實驗波形的誤差很小,可以證明該模型的準確度較高,實用性較強。
【關(guān)鍵詞】：電動汽車 磷酸鐵鋰電池 電池模型 PSpice仿真
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912;U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 電動汽車的歷史、分類及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.1.1 電動汽車的歷史15
• 1.1.2 電動汽車的分類15-16
• 1.1.3 電動汽車國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2 電動汽車用鋰離子電池的發(fā)展17-20
• 1.2.1 電動汽車用電池的發(fā)展17-18
• 1.2.2 鋰離子電池的特點18-19
• 1.2.3 電動汽車用鋰離子電池面臨的挑戰(zhàn)19-20
• 1.3 課題的研究背景意義及內(nèi)容結(jié)構(gòu)20-23
• 1.3.1 課題的研究背景意義20-21
• 1.3.2 論文的內(nèi)容結(jié)構(gòu)21-23
• 第二章 磷酸鐵鋰電池基本特性23-35
• 2.1 磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)及工作原理23-25
• 2.1.1 磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)23-24
• 2.1.2 磷酸鐵鋰電池的工作原理24-25
• 2.2 磷酸鐵鋰電池基本特性25-29
• 2.2.1 磷酸鐵鋰電池的電壓25-26
• 2.2.2 磷酸鐵鋰電池的容量26-27
• 2.2.3 磷酸鐵鋰電池的內(nèi)阻27-29
• 2.3 影響磷酸鐵鋰電池性能的主要因素29-35
• 2.3.1 電池內(nèi)阻與電壓、SOC、頻率的關(guān)系29-31
• 2.3.2 環(huán)境溫度對電池內(nèi)阻及可用容量的影響31-32
• 2.3.3 充放電倍率對電池內(nèi)阻及剩余容量的影響32-35
• 第三章 電池模型的分類及磷酸鐵鋰電池模型的提出35-47
• 3.1 電池模型的分類35-41
• 3.1.1 基本電路模型35-39
• 3.1.2 綜合電氣模型39-41
• 3.2 磷酸鐵鋰電池新模型的提出41-47
• 3.2.1 磷酸鐵鋰電池新模型的原理41-43
• 3.2.2 磷酸鐵鋰電池新模型的實現(xiàn)43-47
• 第四章 實驗平臺的搭建及實驗過程47-71
• 4.1 實驗平臺的搭建47-63
• 4.1.1 軟件程序的設(shè)計48-57
• 4.1.2 硬件電路的設(shè)計57-63
• 4.2 實驗過程及結(jié)果63-71
• 4.2.1 不同溫度下的循環(huán)充放電實驗63-64
• 4.2.2 同一溫度時不同充放電倍率實驗64-65
• 4.2.3 電池充放電跳變實驗65-66
• 4.2.4 變溫實驗66-67
• 4.2.5 電流脈沖實驗67-68
• 4.2.6 不同頻率的交直流實驗68-71
• 第五章 電池模型參數(shù)的提取、擬合及仿真71-79
• 5.1 電池模型參數(shù)的提取71-75
• 5.1.1 電池模型中歐姆內(nèi)阻參數(shù)提取71-72
• 5.1.2 電池模型中極化內(nèi)阻和極化電容參數(shù)提取72-74
• 5.1.3 電池模型中可變電容系統(tǒng)中電壓的擬合74-75
• 5.2 電池模型的仿真75-79
• 5.2.1 電池模型仿真原理圖75-76
• 5.2.2 不同條件下電池模型的仿真結(jié)果76-77
• 5.2.3 誤差分析77-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79
• 6.2 展望79-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-87
• 作者簡介87-88

【相似文獻】

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本文編號：702665