磷酸铁锂动力电池性能仿真及均衡技术研究

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1、磷酸铁（申请工学硕士学位论文）锂动力电池性能磷酸铁锂动力电池性能仿真仿真及及均衡技术研究均衡技术研究培养单位：汽车工程学院李凡学科专业：动力机械及工程武研究生：李凡汉理指导教师：侯献军教授工大副指导教师：杜常清副教授学2014年5月万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目磷酸铁锂动力电池性能仿真及均衡技术研究英文题目Researchoflithiumironphosphatebatteryperformancesimulationandequalizationtechnology研究生姓名李凡姓名侯献军

2、职称教授学位博士指导教师单位名称武汉理工大学汽车工程学院邮编430070姓名杜常清职称副教授学位博士副指导教师单位名称武汉理工大学汽车工程学院邮编430070申请学位级别硕士学科专业名称动力机械及工程论文提交日期2014年4月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席魏明锐评阅人魏明锐刘志恩2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，

3、也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权

4、经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期万方数据摘要伴随石油资源的日益匮乏与生态危机的愈发严重，随之而来的是油价的不断攀升与持续严重的雾霾污染，这些现象都在影响着我们的生活，充分开发新能源汽车势在必行，这不仅是汽车行业的趋势，更是国家的战略方向。电池技术是电动汽车发展的关键，电池成组应用技术是保证电池安全使用、估算电池状态、延长电池寿命所必需的。研究和建立电池的性能模型是进行电池SOC估算、均衡策略

5、研究、整车性能仿真等的基础。磷酸铁锂（LiFePO4，简称LFP，也叫锂铁磷）电池性能优异并且具有较好的发展前景，通过对LFP电池展开实验研究，建立准确的电池性能仿真模型，并在此基础上研究搭建工作范围广，均衡效果好的电池组均衡方案。首先，文章对LFP动力电池的组织构造与运行机理展开分析，明确其开路电压、电流、等效阻抗、电动势、SOC以及SOH（StateofHealth）等的物理特性及内在联系，针对LFP电池的工作特性进行电池特性试验，获取其特性曲线。对比国内外主流电池性能模型，借鉴MassimoCeraolo模型电

6、路结构的优点，对其电压源与等效阻抗加以改善，获得本文电池模型。模型融入电池电压滞回特性，对欧姆内阻和极化内阻精度要求较高，对实验数据进行分析拟合得到模型参数。其次，根据电池模型的电路结构及其数学关系，在MATLAB/simulink软件环境中搭建电池的性能仿真模型，以UDDS，HPPC等代表性工况分别对模型进行仿真验证，其中验证对象加入一至四阶电池模型以及无滞回模块模型作为对比，对仿真数据进行分析比对，验证本文性能仿真模型的准确性及精度，最终确定电池模型的可行性。最后，分析LFP电池组不一致性产生的机理及危害，得到主

7、要解决途径，明确均衡系统的设计方向。分析电池组不一致性外在表现及其量化方式，确定电池组的均衡判据。比较主流均衡电路拓扑结构及其优劣，选用储能电感及MOSFET等元器件，建立在静置及充放电状态均能实现相邻式均衡的电路结构，电路结构拓展性强，成本低。基于本文电池性能模型，以四节电池为例在Simulink中实现均衡电路的仿真模型。设计不同电池容量分布方案，分别在搁置，充电，放电三种工作状态下展开一致性控制测试，分析比对实验结果，验证均衡器件参数正确性及均衡模型有效性。关键词：电动汽车，磷酸铁锂电池，电池性能实验，等效电路模

8、型，均衡策略I万方数据AbstractWiththeincreasingscarcityofoilresourcesandtheecologicalcrisisisbecomingincreasinglyserious,followedbyrisingoilpricesandtheongoingseverehazepollution,these