磷酸鐵鋰動力電池性能仿真及均衡技術(shù)研究

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1、磷酸鐵（申請工學(xué)碩士學(xué)位論文）鋰動力電池性能磷酸鐵鋰動力電池性能仿真仿真及及均衡技術(shù)研究均衡技術(shù)研究培養(yǎng)單位：汽車工程學(xué)院李凡學(xué)科專業(yè)：動力機(jī)械及工程武研究生：李凡漢理指導(dǎo)教師：侯獻(xiàn)軍教授工大副指導(dǎo)教師：杜常清副教授學(xué)2014年5月萬方數(shù)據(jù)分類號密級UDC學(xué)校代碼10497學(xué)位論文題目磷酸鐵鋰動力電池性能仿真及均衡技術(shù)研究英文題目Researchoflithiumironphosphatebatteryperformancesimulationandequalizationtechnology研究生姓名李凡姓名侯獻(xiàn)軍

2、職稱教授學(xué)位博士指導(dǎo)教師單位名稱武漢理工大學(xué)汽車工程學(xué)院郵編430070姓名杜常清職稱副教授學(xué)位博士副指導(dǎo)教師單位名稱武漢理工大學(xué)汽車工程學(xué)院郵編430070申請學(xué)位級別碩士學(xué)科專業(yè)名稱動力機(jī)械及工程論文提交日期2014年4月論文答辯日期2014年5月學(xué)位授予單位武漢理工大學(xué)學(xué)位授予日期答辯委員會主席魏明銳評閱人魏明銳劉志恩2014年5月萬方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，

3、也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：日期：學(xué)位論文使用授權(quán)書本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人承諾所提交的學(xué)位論文（含電子學(xué)位論文）為答辯后經(jīng)修改的最終定稿學(xué)位論文，并授權(quán)武漢理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存或匯編本學(xué)位論文。同時授權(quán)

4、經(jīng)武漢理工大學(xué)認(rèn)可的國家有關(guān)機(jī)構(gòu)或論文數(shù)據(jù)庫使用或收錄本學(xué)位論文，并向社會公眾提供信息服務(wù)。（保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）研究生（簽名）：導(dǎo)師（簽名）：日期萬方數(shù)據(jù)摘要伴隨石油資源的日益匱乏與生態(tài)危機(jī)的愈發(fā)嚴(yán)重，隨之而來的是油價的不斷攀升與持續(xù)嚴(yán)重的霧霾污染，這些現(xiàn)象都在影響著我們的生活，充分開發(fā)新能源汽車勢在必行，這不僅是汽車行業(yè)的趨勢，更是國家的戰(zhàn)略方向。電池技術(shù)是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵，電池成組應(yīng)用技術(shù)是保證電池安全使用、估算電池狀態(tài)、延長電池壽命所必需的。研究和建立電池的性能模型是進(jìn)行電池SOC估算、均衡策略

5、研究、整車性能仿真等的基礎(chǔ)。磷酸鐵鋰（LiFePO4，簡稱LFP，也叫鋰鐵磷）電池性能優(yōu)異并且具有較好的發(fā)展前景，通過對LFP電池展開實驗研究，建立準(zhǔn)確的電池性能仿真模型，并在此基礎(chǔ)上研究搭建工作范圍廣，均衡效果好的電池組均衡方案。首先，文章對LFP動力電池的組織構(gòu)造與運(yùn)行機(jī)理展開分析，明確其開路電壓、電流、等效阻抗、電動勢、SOC以及SOH（StateofHealth）等的物理特性及內(nèi)在聯(lián)系，針對LFP電池的工作特性進(jìn)行電池特性試驗，獲取其特性曲線。對比國內(nèi)外主流電池性能模型，借鑒MassimoCeraolo模型電

6、路結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，對其電壓源與等效阻抗加以改善，獲得本文電池模型。模型融入電池電壓滯回特性，對歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻精度要求較高，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析擬合得到模型參數(shù)。其次，根據(jù)電池模型的電路結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)關(guān)系，在MATLAB/simulink軟件環(huán)境中搭建電池的性能仿真模型，以UDDS，HPPC等代表性工況分別對模型進(jìn)行仿真驗證，其中驗證對象加入一至四階電池模型以及無滯回模塊模型作為對比，對仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對，驗證本文性能仿真模型的準(zhǔn)確性及精度，最終確定電池模型的可行性。最后，分析LFP電池組不一致性產(chǎn)生的機(jī)理及危害，得到主

7、要解決途徑，明確均衡系統(tǒng)的設(shè)計方向。分析電池組不一致性外在表現(xiàn)及其量化方式，確定電池組的均衡判據(jù)。比較主流均衡電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其優(yōu)劣，選用儲能電感及MOSFET等元器件，建立在靜置及充放電狀態(tài)均能實現(xiàn)相鄰式均衡的電路結(jié)構(gòu)，電路結(jié)構(gòu)拓展性強(qiáng)，成本低?；诒疚碾姵匦阅苣Ｐ?，以四節(jié)電池為例在Simulink中實現(xiàn)均衡電路的仿真模型。設(shè)計不同電池容量分布方案，分別在擱置，充電，放電三種工作狀態(tài)下展開一致性控制測試，分析比對實驗結(jié)果，驗證均衡器件參數(shù)正確性及均衡模型有效性。關(guān)鍵詞：電動汽車，磷酸鐵鋰電池，電池性能實驗，等效電路模

8、型，均衡策略I萬方數(shù)據(jù)AbstractWiththeincreasingscarcityofoilresourcesandtheecologicalcrisisisbecomingincreasinglyserious,followedbyrisingoilpricesandtheongoingseverehazepollution,these