电动汽车动力电池电磁兼容特性分析及模型研究

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1、电动汽车动力电池电磁兼容特性分析及模型研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：姚沫指导教师：杨永明教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一四年四月EMCcharacteristicsanalysisandthemodelresearchofelectricvehicletractionbatteryAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMaster

2、ofEngineeringByYaoMoSupervisedbyProf.YangYongmingSpecialty:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringChongqingUniversity,ChongqingChinaApril2014中文摘要摘要近几十年来国内汽车产业有了很大的发展，但是汽车电磁兼容性的研究依然滞后。尤其是近些年来国内环境污染问题突出，电动汽车作为缓解环境问题的有效途径亟需在技术上有更大突破。针对目前国内汽车电磁兼容的研

3、究现状，本文对电动汽车主要电磁干扰耦合节点—动力电池的电磁兼容性进行研究。本文从电动汽车高压动力电池的电磁兼容特性出发，重点对动力电池的全频交流阻抗特性进行建模仿真研究，并实现了其在整车电磁兼容模型中的应用。本文的主要研究工作包括以下几个方面：1)分析了电动汽车以DC/DC、DC/AC和驱动电机为干扰源，高压动力电池为干扰耦合路径对其它系统的干扰影响。主要分析了DC/DC变换器和DC/AC逆变器中高压开关型器件高速通断过程中产生脉冲电流，该电流通过动力电池以及电缆线传导进入各个控制器以及其它低压系统，从而

4、产生电磁干扰。分析了动力电池作为干扰传播路径对整车电磁兼容性的影响。2)分析了传导EMI影响下的电池阻抗特性。分频段分析了传导电磁干扰对电池阻抗的影响。通过分析发现频率很低时主要是电池内部电解液中离子的扩散效应影响电池阻抗，随着频率的升高扩散效应的影响逐渐减弱而电极极化效应对电池阻抗特性的影响逐渐增强，当EMI的频率达到千赫兹级以上时则主要通过集肤效应影响电池阻抗。3)研究了电动汽车工作环境对动力电池特性的影响。主要分析了电动汽车在正常工况下运行时温度对电池阻抗特性的影响，电池荷电状态对电池阻抗特性的影响

5、以及电池老化对电池阻抗特性的影响。4)针对传导干扰，研究了动力电池的高频模型。基于频域分析法建立了动力电池单体及串并联电池组的高频数学模型；基于时域分析法建立了单体及电池组的高频电路模型；以及基于矢量匹配法建立了电池高频电路模型。最后对不同模型进行了对比分析。5)讨论了动力电池阻抗模型在整车电磁兼容仿真中的应用。介绍了高压系统干扰源的提取方法，建立了动力电池耦合干扰的等效模型并将提取的干扰源应用于耦合干扰模型，在Saber仿真软件中进行了仿真。并分别对仿真波形在时域和频域进行了分析。关键词：电动汽车，动力

6、电池，电磁兼容，传导耦合，建模仿真I重庆大学硕士论文II英文摘要ABSTRACTDomesticautomobileindustryhasmadegreatprogressinrecentyears,butthestudyofautomotiveelectromagneticcompatibilityisstilllaggingbehind.Inrecentyears,environmentalproblemshighlighted.Electricvehicleisanimportantwaytoall

7、eviatetheproblem.Sotherelatedtechnologyneedsfurtherbreakthrough.Inviewofthepresentresearchstatusofdomesticautomobileelectromagneticcompatibility,thispaperresearchedtheEMCcharacteristicsofthetractionbattery,whichisthemainelectromagneticinterferencecoupling

8、nodeofelectricvehicle.ThisarticleembarksfromtheEMCcharacteristicoftractionbattery,andtypicallyresearchedthefrequencymodelofbatteries’acimpedancecharacteristics,andthenappliedittotheEMCmodelofvehicle.Themainresearchc