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电动自行车用锂电池自然循环寿命试验及模型研究

作　者: 许亮
导　师: 邹渊
学　校: 北京理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电动汽车 SOH SOC 自然循环寿命试验不一致性
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着能源资源的日益减少和人类环境保护意识的不断增强，发展纯电动汽车成为世界各国实施节能减排的重要措施之一。锂离子电池由于较高的功率密度、较长的循环寿命，成为了目前电动汽车的车载储能方式之一。但是锂离子电池存在化学性能活跃，对温度敏感等问题，在车辆正常行驶时，需要对电池的状态进行监测，以确保锂离子电池在极为复杂的车辆行驶环境下能够安全、可靠和高效地运行。所以需要对锂离子电池在自然状况下的工作状态的数据进行采集和分析，以确定电池在自然寿命循环过程中的工作特性。本文具体研究工作包括：(1)以电动自行车为载体搭建了实验测试平台，其中包括测量并记录数据的电池管理系统。提出和设计了一种综合测试锂离子电池的实验方法，其中包含每个单体电池的电压、电流和温度等。(2)依据实车测验的数据，对电池的寿命衰退作出定性和定量的分析，总结出影响电池寿命衰退的几个因素及其和电池寿命衰退的关系；分析电池SOC和SOH对电池内阻的影响，得出电池内阻变化与SOC变化成正相关、与SOH变化成负相关关系的结论。(3)在调研现有的电池模型基础上，选择一种合适的模型，提出改进，通过实验测得的数据，得出响应的输出数据。该模型的平均误差在6%以内。(4)总结实验电池组单体电池的不一致性，计算出电池组的离散度。引入SOH作为离散度变化的参变量，分析SOH和电池不一致性变化存在的关系，得出电池的不一致性的变化会随着SOH降低而变大的结论。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-23
  1.1 本课题的研究目的和意义  11-12
  1.2 动力电池的研究和发展现状  12-17
    1.2.1 锂电池发展现状  12-13
    1.2.2 锂电池电池模型的研究现状  13-15
    1.2.3 锂电池 SOC 的研究现状  15-16
    1.2.4 锂电池 SOH 的研究现状  16-17
  1.3 锂电池的工作原理和分类  17-21
    1.3.1 锂离子电池的工作原理  17-18
    1.3.2 锂离子的比较和选型  18-21
  1.4 本文研究内容  21-23
第2章电池管理硬件系统的设计和实验平台搭建  23-38
  2.1 BMS 硬件系统的设计要求  23
  2.2 电池管理系统各部分功能  23-25
    2.2.1 电池管理系统的选型  23-24
    2.2.2 控制器  24-25
    2.2.3 数据显示  25
  2.3 管理系统的硬件电路设计  25-31
    2.3.1 微控制器的选型  25-26
    2.3.2 管理系统电压供给设计  26-27
    2.3.3 单体电池电压采集  27-28
    2.3.4 电池组总电压采集  28-29
    2.3.5 电池温度采集  29-30
    2.3.6 电池电流采集  30-31
    2.3.7 数据存储  31
  2.4 实验设计思路  31-32
  2.5 实验平台的搭建  32-37
    2.5.1 电动自行车的选型  32-33
    2.5.2 电动自行车电池盒的改装  33-35
    2.5.3 部件间的连接  35-36
    2.5.4 容量标定实验平台搭建  36-37
  2.6 本章小结  37-38
第3章锂离子电池实验及数据分析  38-65
  3.1 实验内容与步骤  38-43
    3.1.1 容量测试实验  38-39
    3.1.2 HPPC 测试实验  39-40
    3.1.3 OCV-SOC 实验  40-41
    3.1.4 实际道路工况实验测试  41-43
  3.2 实验结果分析  43-62
    3.2.1 电池初期使用时的状况分析  43-52
    3.2.2 电池衰退后使用时的状况分析  52-62
  3.3 实验数据分析总结  62-63
  3.4 本章小结  63-65
第4章电池组的模型验证及不一致性分析  65-74
  4.1 电池不一致性形成的原因分析  65
  4.2 实验电池的不一致性分析  65-67
  4.3 实验电池组的不一致性判断条件  67
  4.4 SOH 对电池不一致性的影响  67-69
  4.5 等效电路模型的选取  69-70
  4.6 参数辨识  70-71
  4.7 参数验证  71-73
  4.8 本章小结  73-74
第5章总结与展望  74-76
  5.1 全文结论  74
  5.2 创新点  74-75
  5.3 工作展望  75-76
参考文献  76-80
致谢  80

电动自行车用锂电池自然循环寿命试验及模型研究

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