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电动汽车用磷酸铁锂电池模型研究
| 论文题名： | 电动汽车用磷酸铁锂电池模型研究 |
| 关键词： | 电动汽车;磷酸铁锂电池;等效电路模型;实用性 |
| 摘要： | 2015年上半年，我国新能源汽车累计生产7.85万辆，同比增长3倍，与此同时，全球市场的电动汽车也一直颇受青睐，而锂离子电池以其具有能量密度大、循环寿命长、高电压、高容量等优点为绝大多数电动汽车所使用，在我国电动汽车的企业中最常用的是磷酸铁锂电池。 电动汽车用电池多是以电池组的形式使用的，这样在长期使用过程中就会出现电池不一致性问题，即会导致某一节电池出现过充电或者过放电的问题，从而影响整个电池组的工作，造成电池组的损坏，电池模型是解决该问题的重要方法之一。一个有效的电池模型可以使电池电量估算准确，电池管理实施可靠。在众多的电池模型中，最便于电力电子工程师使用的是等效电路模型，但是现在已有的等效电路模型均存在着仿真过程繁琐，误差太大的问题。 本文针对上述问题，提出了一种仿真简便，误差小，更易于电力电子工程师设计电动汽车充电桩使用的等效电路模型。 本文首先从磷酸铁锂电池的内部结构和工作原理出发，研究了其电压、内阻、容量等基本特性，文章中详细介绍了磷酸铁锂电池不同电压的定义及其测量方法，描述了不同容量的定义及其使用条件，讲述了不同内阻的构成及其和电池剩余容量的关系。在对磷酸铁锂电池基本特性研究清楚地条件下，又加入了环境温度、充放电倍率、充电频率等外界影响因素，通过大量的实验总结出电池在各种不同工作条件下的充放电规律；然后在分析了现在已有的多种等效电路模型优缺点的基础上，提出了一种新型的等效电路模型，该模型的核心部分是由一个线性电容和两个受控电压源组成的可变电容系统，该系统可以形象的表示出磷酸铁锂电池在不同温度下的容量变化情况，文章中就整个电池电路等效模型的过程及其电路原理作了详尽介绍；接着针对提出的电池模型进行了大量的实验，包括不同温度、不同充放电倍率、不同充电频率等条件下的实验，文章中依次列出了各个实验的过程，包括实验装置的搭建，上位机程序的设计，以及下位机硬件电路的布局，通过完善自动的实验平台记录了不同实验条件下的数据，并从实验数据中提取出模型参数，针对不同的参数分别进行数据拟合，得到了可用的数据关系及参数值；最后利用PSpice对电池模型进行仿真，结果显示仿真波形和实验波形的误差很小，可以证明该模型的准确度较高，实用性较强。 |
| 作者： | 杨阳 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 郑峰;石勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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