基于电池放电效率的纯电动汽车续航能力的研究

【摘要】：纯电动汽车因其 的特点,已经成为当今汽车发展的主流。由于目前在技术层面上存在一些困难,使得纯电动汽车无法大规模普及。其中,纯电动汽车的续航能力不足是目前最迫切需要解决的问题之一。为了提高纯电动汽车的续航能力,现阶段纯电动汽车搭载的动力电池组正逐步过渡到功率密度更高的锂离子电池。但是锂离子电池在高倍率放电时会因为内阻而产生大量的热量,使得其放电效率降低,直接影响着纯电动汽车的续航能力。为了解决上述问题,本文通过对锂离子电池的充放电过程的深入研究,提出了在不影响车辆正常行使的前提下,提高纯电动汽车续航里程的电池能量管理控制策略,并通过实验验证了该策略的正确性及可行性。主要研究工作如下:1.根据某款MPV的主要技术参数和纯电动汽车的相关技术标准,提出了该车型经过电动化改制后应达到的性能指标,并对其搭载的电驱动系统和电池模组进行参数匹配和选型。2.按照QC/T 743-2006(电动汽车用锂离子蓄电池)标准要求,制定了锂电池充放电性能测试方案,搭建测试平台,完成电池试样的测试。并对测得的数据进行分析处理。3.在分析处理测试数据的基础上,建立高倍率放电条件下的锂电池荷电状态(SOC)动态预测Map模型。并通过仿真验证了Map模型的准确性。4.利用驱动电机最佳效率曲线和锂电池模组放电效率曲线,得到锂电池SOC动态预测模型与驱动电机目标转矩控制模型。通过调整电池、驱动电机的目标控制模型参数,以锂电池放电过程效率最高为目标,制定出基于最高电池放电效率的能量管理控制策略。在此基础上制定了基于规则的门限值控制能量管理控制策略,并阐明该策略的设计原则及实现方法。最后提出了对能量管理控制策略的评价方法。5.在Matlab/Simulink和Matlab/Advisor联合仿真平台上搭建纯电动汽车整车模型,并将能量管理策略导入整车模型中进行仿真,得到能较好地兼顾续航里程与动力性能的驱动电机限扭临界点。6.通过电池测试系统模拟某型纯电动MPV在循环工况下的锂电池放电过程,对比采用了本课题制定的能量管理控制策略前后,车辆的续航里程。最终验证了本文提出的能量管理控制策略的正确性及可行性。最后总结了本文的研究内容,并展望了下一步的研究方向。 【关键词】：纯电动汽车 锂离子电池 续航里程 能量管理 控制策略、电池测试
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 纯电动汽车发展背景及国内外现状10-14
• 1.1.1 发展背景10-11
• 1.1.2 纯电动车国内外发展现状11-14
• 1.2 纯电动汽车能量系统研究现状14-17
• 1.2.1 车载动力电池14-15
• 1.2.2 能量管理系统15-17
• 1.3 课题研究的目的及意义17
• 1.4 本文研究的主要内容及结构安排17-22
• 1.4.1 主要研究内容17-19
• 1.4.2 结构安排19-22
• 2 纯电动汽车动力系统的设计与匹配22-30
• 2.1 研究对象22-24
• 2.2 电驱动系统参数的确定24-26
• 2.3 电池模组参数的设计、选型与匹配26-29
• 2.3.1 电池模组参数的设计26-27
• 2.3.2 电池模组参数的计算27-28
• 2.3.3 电池模组参数匹配结果28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 锂电池充放电性能测试30-46
• 3.1 概述30-34
• 3.1.1 测试目的30
• 3.1.2 主要设备及性能参数30-34
• 3.2 锂电池充放电性能测试方案的制定34-38
• 3.2.1 测试标准34
• 3.2.2 锂电池充放电性能测试方案34-38
• 3.3 锂电池充放电性能测试平台的搭建38-42
• 3.3.1 准备工作描述38-40
• 3.3.2 测试平台搭建40
• 3.3.3 测试平台各子系统的连接40-42
• 3.4 实验数据的分析和处理42-44
• 3.5 本章小结44-46
• 4 锂电池荷电状态动态预测模型建立46-58
• 4.1 电池荷电状态（SOC）预测46-49
• 4.1.1 电池荷电状态（SOC）的定义46
• 4.1.2 电池荷电状态（SOC）估算方法46-49
• 4.2 基于放电实验法的锂电池荷电状态（SOC）预测模型49-56
• 4.2.1 参数Map图49-50
• 4.2.2 选取电池SOC模型参数及影响因子50
• 4.2.3 基本Map模型建立及分析50-51
• 4.2.4 电池充放电特性Map模型的建立及仿真51-56
• 4.3 本章小结56-58
• 5 基于电池放电效率的纯电动汽车能量管理控制策略58-64
• 5.1 能量管理控制策略58-59
• 5.2 基于电池放电效率的的能量管理控制策略59-63
• 5.2.1 电池模组充放电效率实验数据分析59
• 5.2.2 驱动系统效率分析59-60
• 5.2.3 基于电池放电效率的能量管理策略的设计60-63
• 5.3 本章小结63-64
• 6 联合仿真模型建立及仿真结果分析64-74
• 6.1 仿真软件ADVISOR简介64
• 6.2 ADVISOR仿真过程64-69
• 6.2.1 整车参数输入64-67
• 6.2.2 ADVISOR参数设置67-68
• 6.2.3 选择仿真工况68-69
• 6.3 仿真结果分析69-73
• 6.4 本章小结73-74
• 7 实验验证74-88
• 7.1 NEDC循环工况下锂电池模组放电模型74-83
• 7.1.1 NEDC循环工况介绍74-75
• 7.1.2 循环单元75-78
• 7.1.3 NEDC循环工况下电动汽车能耗分析78-83
• 7.2 NEDC循环工况下电池模组放电实验83-84
• 7.3 实验结果分析84-87
• 7.4 本章小结87-88
• 8 全文总结及工作展望88-90
• 8.1 研究工作总结88-89
• 8.2 进一步工作展望89-90
• 致谢90-92
• 参考文献92-96
• 附录 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果96-97

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