学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

插电式混合动力车电池的试验和充电方法

作　者: 朱剑超
导　师: 唐厚君
学　校: 上海交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 插电式混合动力汽车锂离子电池试验方法充电方法
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 223次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

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。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-27
  1.1 对汽车需要的增长是社会经济发展的必然趋势  9
  1.2 汽车对人们生活和社会带来的影响  9-10
  1.3 汽车增长带来的主要挑战  10-12
    1.3.1 石油资源问题  10
    1.3.2 环境污染  10-11
    1.3.3 全球变暖  11-12
    1.3.4 拥堵问题和对土地资源的占用  12
  1.4 发展新能源车受到普遍重视  12-13
  1.5 车用能源多样化途径  13-16
    1.5.1 天然气（CNG）  13-14
    1.5.2 生物燃料  14
    1.5.3 燃料电池和氢燃料  14
    1.5.4 电能驱动  14-16
  1.6 混合动力和电动车综述  16-22
    1.6.1 电动车和混合动力车简史  16-18
    1.6.2 混合动力车和电动车的分类  18-20
    1.6.3 微混合系统（Micro hybrid）  20
    1.6.4 轻度混合系统（Mild hybrid）  20-21
    1.6.5 全混合系统（Full hybrid）  21
    1.6.6 插电式混合系统（Plug-in hybrid）  21
    1.6.7 纯电动系统（Pure electric）  21-22
  1.7 插电式混合动力PHEV 介绍  22-26
    1.7.1 对PHEV 的市场预测  23
    1.7.2 PHEV 纯电动行驶里程的需求  23
    1.7.3 PHEV 电池组的两种工作模式  23-24
    1.7.4 PHEV 的控制策略  24-25
    1.7.5 PHEV 电池组的电量使用区间  25
    1.7.6 PHEV 对充电的要求  25-26
  1.8 本章小结  26-27
第二章车用锂离子动力电池  27-42
  2.1 车用储能装置概述  27
  2.2 化学电池  27-33
    2.2.1 化学电池简介  27-28
    2.2.2 铅酸电池  28-29
    2.2.3 镍氢(Ni-MH)电池  29-30
    2.2.4 锂离子电池  30-33
  2.3 锂离子电池的外特性  33-37
    2.3.1 电动势  33
    2.3.2 电压  33-34
    2.3.3 内阻  34
    2.3.4 充放电速率  34-35
    2.3.5 荷电状态(SOC)和放电深度(DOD)  35
    2.3.6 容量，能量和功率  35-36
    2.3.7 能量密度和功率密度，比能量和比功率  36
    2.3.8 库仑效率和能量效率  36
    2.3.9 寿命  36-37
    2.3.10 锂离子电池的安全性能  37
  2.4 锂离子动力电池的等效电路模型  37-39
    2.4.1 Rint 模型  38
    2.4.2 Thevenin 模型  38-39
    2.4.3 PNGV 模型  39
  2.5 PHEV 对电池的要求  39-41
  2.6 本章小结  41-42
第三章 PHEV 锂离子电池的试验分析  42-61
  3.1 测试标准和方法概况  42
  3.2 USABC 及其测试手册  42-43
  3.3 USABC 的 PHEV 动力电池目标  43-44
  3.4 测试电池样品的信息和测试设备  44-46
    3.4.1 测试电池样品  44
    3.4.2 PHEV 的电池组  44-45
    3.4.3 试验设备  45-46
  3.5 PHEV 锂离子动力电池性能指标及测试技术  46-60
    3.5.1 容量测试  46-47
    3.5.2 混合脉冲功率测试（HPPC）  47-52
    3.5.3 循环寿命—动态负载试验DST  52-56
    3.5.4 荷电维持阶段的循环试验  56-60
  3.6 本章小结  60-61
第四章锂离子动力电池充电方法  61-70
  4.1 动力电池常用的充电方法  61-62
    4.1.1 麦斯充电定理和脉冲充电  61
    4.1.2 常用的充电方法和充电结束判断  61-62
  4.2 锂离子电池采用的充电控制方法  62
  4.3 对具体磷酸铁锂电池充电方法的讨论  62-69
    4.3.1 单次充电  62-63
    4.3.2 对DST 寿命循环试验中的充电情况进行讨论  63-69
  4.4 本章小结  69-70
第五章外部充电设施  70-77
  5.1 PHEV 和纯电动车电能补给模式  70-72
    5.1.1 影响PHEV 电池充电速度的因素  70-71
    5.1.2 整车充电方式  71-72
    5.1.3 电池组更换方式  72
  5.2 充电接口的标准化  72-74
  5.3 对基础设施要求和影响  74-76
    5.3.1 充电量的总体需求分析  74
    5.3.2 目标用户和车辆运行模式  74-75
    5.3.3 充电通用化和智能化  75
    5.3.4 对电力系统的影响  75-76
  5.4 本章小结  76-77
第六章总结  77-79
  6.1 本文总结  77-78
  6.2 研究展望  78-79
参考文献  79-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  82-85
附件  85

插电式混合动力车电池的试验和充电方法

内容摘要

全文目录

相似论文