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电动汽车锂动力电池分选及成组技术研究

吴伟静  
【摘要】:根据驱动电机供电电压和整车续驶里程的要求,锂动力电池组需由上百节电池单体串并联组成。在电池成组过程中,单体之间的不一致性会导致电池组的可用功率和容量利用率下降,进而导致电动汽车的续驶里程缩短、成本增加,限制了其推广应用。电池分选及成组技术可以降低电池单体之间的不一致性,改善电池组的充放电性能,提高电池组的充放电效率,增加电动汽车的续驶里程。 本文依托某公司与吉林大学联合开发的“车用锂动力电池分选及成组技术研究”项目,提出了一种将多参数分选与动态特性分选相结合的分选方法,并对其分选效果进行了仿真及实车验证。结果表明,本文所采用的分选方法及分选效果的仿真验证是可行的。主要研究内容如下: 1、基于锂动力电池的充放电特性和不一致性机理分析,探究了充放电倍率和温度对电池性能的影响;阐述了电池组不一致性的产生原因和表现形式,并提出了具体的解决措施,为电池组特性仿真分析和分选变量的选取奠定了基础。 2、在初步确定电池分选变量的基础上,运用统计学软件SPSS中的因子分析模块对分选变量进行了优化,运用系统聚类模块分别按照主因子分选以及总因子分选的方法对电池进行了分选,并与传统分选的方法进行对比,结果表明总因子分选法在提高电池组一致性方面具有较好的效果。 3、在总因子分选结果基础上,对电池进行了充放电特性试验,并对试验曲线拟合,运用模糊C均值聚类算法依据拟合的试验曲线进行了动态特性分选,与总因子分选结果试验对比表明,总因子分选与动态特性分选相结合的方法具有较好的分选效果。 4、依据电池的HPPC试验数据搭建了电池单体的PNGV模型,并用试验验证了模型精度;在保证电池单体模型精度的前提下探究了电池模型参数对放电能量的影响;运用电池单体模型串联的方法对分选效果进行了仿真验证,仿真结果与试验结果的对比表明了本文所提出分选方法的有效性;分析了电池位置变化对电池组充放电性能的影响,以选择最优的成组方式,为以后电池组的不一致性分析和检测维护提供依据。 5、通过Simulink搭建了整车动力学模型,主要包括驾驶员模型、车身模型以及控制器模型等;提出了一种基于正态分布的电池组模型搭建方法(等效建模法),并通过试验对该方法进行了验证;基于分选出的电池样本,运用等效建模法搭建了应用于整车上的电池组模型,利用整车系统仿真和实车试验对本文的分选方法进行了验证,验证结果表明,本文所研究的分选方法可以改善电池组的不一致性,提高电动汽车的续驶里程。


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