动力电池充放电基本模型的建立与仿真(附件)【字数：10821】
摘 要随着石油短缺，环境污染，气候变暖，雾霾等问题的不断加重，已经严重影响了人们的日常生活，所以这些现象的不断加重引起了世界各地对汽车节能减排的重视。作为一种经济可行的减排方案。电动汽车的出现引起了人们的重视，而动力电池是电动汽车中不可缺少的重要组成部分之一，动力电池的性能决定了整车的性能，所以对动力电池的研究已经是世界各大汽车公司的研究热点。本论文首先介绍了发展动力电池的背景和意义，简要分析几种模型的优缺点，然后选择二阶RC电路作为动力电池的等效电路模型。接着对实验电池进行一系列的实验；接着选用合适的方法对二阶RC等效电路模型中的参数进行辨识，然后根据辨识结果，得出动力电池模型的参数随SOC数值的变化的趋势，利用MATLAB软件对二阶RC等效电路模型进行仿真分析，确定其数据的准确性，验证其可行性、正确性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景与意义 1
1.2 研究现状 1
第二章 动力电池基本特性研究 3
2.1动力电池基本特性 3
2.1.1放电特性 3
2.1.2充电特性 3
2.1.3电池内阻 4
2.1.4电池容量 6
第三章 等效电路模型 8
3.1 Rint模型 8
3.2戴维宁（Thevenin）电路模型 8
3.3 一阶RC电路模型 10
3.4 PNGV模型 10
3.5 动力电池等效模型确定 11
3.6电池模型的仿真 13
第四章 动力电池相关参数计算 15
4.1 动力电池SOC与开路电压的关系 15
4.2脉冲放电过程中模型参数辨识 15
4.3脉冲充电过程中模型参数辨识 16
4.4实验设备及实验对象 17
4.5电池脉冲充放电实验内容 18
4.6拟合过程 19
第五章 计算结果及分析 22
5.1 计算结果 22
5.2 辨识结果验证 24
5.3 电池模型的仿真分析精度分析 25
总 结 28
致 谢 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
29
第一章 绪论
1.1选题背景与意义
随着经济的飞速发展，汽车已经慢慢变成了人们在生活中最常见的一种代步工具，被人们经常使用。但是在人们用的方便的同时，也给社会带来了一些困扰,例如给环境带来了负面的影响，汽车行驶所使用的燃料也捉襟见肘了再过几年。为了从根本上解决这一系列的问题，世界跟汽车相关的企业开始将研究的重心放在具有低排放，可以利用多种能源为动力等优点的电动汽车领域[1]。假如目前研究的电动汽车能符合上面的几个特点的话，那么环境污染和能源紧张的问题就从根本上得到了解决。
目前，电动汽车按照所使用的能源的不同以及其驱动方式的不同，可以大致分为以下三种类型：混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）和纯电动汽车（Pure Electric Vehicle，PEV[2]。其中，混合动力电动汽车，它是由两个或多个能同时运转的独立系统联和组成的驱动系统的汽车；燃料电池电动汽车，是指主要使用燃料电池反应所产生的化学能将其转换为电能的汽车；纯电动汽车，是指只有动力电池作为驱动源的汽车
电动汽车相对于世界目前所使用的燃油汽车还是具有很多先进的技术的，但是目前虽然很多公司在研发电动汽车，但是只有少数的人拥有电动汽车，而原因就是：电动汽车的续驶里程不是很长、它的一些成本造价太高、电池一般只能用一到两年的时间就得更换、每次电池用完再次充满的时间太长。而从根本上讲，上面的所有出现的问题都是因为如今的技术在汽车动力电池的性能，安全性，使用寿命上还有待提高[3]。车用动力电池系统的性能是由电池性能和电池管理系统共同决定的，电池管理系统设计合理可以使电池系统工作效率提高，延长续航里程。
1.2 研究现状
随着电动汽车的不断发展，人们对电池的研究也不断的加深，所以对电池模型的理解也在不断的深入。通过研究合适的电池模型，可以很准确的了解电池的一系列性能，然后提出相应的措施。通过研究分析动力电池在充放电过程中的动态特性和变化规律，可以为充电方法改进提供依据。然而动力电池是一个复杂的系统，其在充放电过程中是一个非定常、非线性系统。2010年武汉大学罗良庆[4]对Randles的三种模型做了比较，发现带有CPE的Randles电路拟合强度最高，B.Haran在1998年提出了单粒子模型，2012年哈尔滨工业大学孙婷[5]详细分析了电池内部的电化学特性，此外还有许多人提出来不同的模型。近年来国内外专家学者根据电池的充放电特性提出了很多的电池模型，如内阻模型、PNGV 模型等；这些模型中有些从电池内部电化学反应考虑，有些从使用角度考虑，因此在具体应用时应根据不同的使用环境选取电池模型。同时由于动力电池是一个复杂的系统，在对其进行建模时，都是通过简化研究对象或者不考虑电池某些特性来分析，因此不同的模型理论上误差存在差异，在使用时需要选取符合使用要求的模型。
第二章 动力电池基本特性研究
2.1动力电池基本特性
2.1.1放电特性
在室温下，选取某型号规格为10AH/12V的动力电池为研究对象，分别进行0.2C、0.5C的恒流放电实验[6]。实验结果即恒流放电曲线如图1.1所示：
通过观察如图所示恒流放电曲线，可以得出此结论：动力电池的放电过程有三个阶段分别为：
（1）起始放电阶段：从图中可知动力电池两端电压有一个成直线下降的趋势，随着放电率的不断增大，电池的电压下降的就越快；
（2）电池在20%
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景与意义 1
1.2 研究现状 1
第二章 动力电池基本特性研究 3
2.1动力电池基本特性 3
2.1.1放电特性 3
2.1.2充电特性 3
2.1.3电池内阻 4
2.1.4电池容量 6
第三章 等效电路模型 8
3.1 Rint模型 8
3.2戴维宁（Thevenin）电路模型 8
3.3 一阶RC电路模型 10
3.4 PNGV模型 10
3.5 动力电池等效模型确定 11
3.6电池模型的仿真 13
第四章 动力电池相关参数计算 15
4.1 动力电池SOC与开路电压的关系 15
4.2脉冲放电过程中模型参数辨识 15
4.3脉冲充电过程中模型参数辨识 16
4.4实验设备及实验对象 17
4.5电池脉冲充放电实验内容 18
4.6拟合过程 19
第五章 计算结果及分析 22
5.1 计算结果 22
5.2 辨识结果验证 24
5.3 电池模型的仿真分析精度分析 25
总 结 28
致 谢 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
29
第一章 绪论
1.1选题背景与意义
随着经济的飞速发展，汽车已经慢慢变成了人们在生活中最常见的一种代步工具，被人们经常使用。但是在人们用的方便的同时，也给社会带来了一些困扰,例如给环境带来了负面的影响，汽车行驶所使用的燃料也捉襟见肘了再过几年。为了从根本上解决这一系列的问题，世界跟汽车相关的企业开始将研究的重心放在具有低排放，可以利用多种能源为动力等优点的电动汽车领域[1]。假如目前研究的电动汽车能符合上面的几个特点的话，那么环境污染和能源紧张的问题就从根本上得到了解决。
目前，电动汽车按照所使用的能源的不同以及其驱动方式的不同，可以大致分为以下三种类型：混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）和纯电动汽车（Pure Electric Vehicle，PEV[2]。其中，混合动力电动汽车，它是由两个或多个能同时运转的独立系统联和组成的驱动系统的汽车；燃料电池电动汽车，是指主要使用燃料电池反应所产生的化学能将其转换为电能的汽车；纯电动汽车，是指只有动力电池作为驱动源的汽车
电动汽车相对于世界目前所使用的燃油汽车还是具有很多先进的技术的，但是目前虽然很多公司在研发电动汽车，但是只有少数的人拥有电动汽车，而原因就是：电动汽车的续驶里程不是很长、它的一些成本造价太高、电池一般只能用一到两年的时间就得更换、每次电池用完再次充满的时间太长。而从根本上讲，上面的所有出现的问题都是因为如今的技术在汽车动力电池的性能，安全性，使用寿命上还有待提高[3]。车用动力电池系统的性能是由电池性能和电池管理系统共同决定的，电池管理系统设计合理可以使电池系统工作效率提高，延长续航里程。
1.2 研究现状
随着电动汽车的不断发展，人们对电池的研究也不断的加深，所以对电池模型的理解也在不断的深入。通过研究合适的电池模型，可以很准确的了解电池的一系列性能，然后提出相应的措施。通过研究分析动力电池在充放电过程中的动态特性和变化规律，可以为充电方法改进提供依据。然而动力电池是一个复杂的系统，其在充放电过程中是一个非定常、非线性系统。2010年武汉大学罗良庆[4]对Randles的三种模型做了比较，发现带有CPE的Randles电路拟合强度最高，B.Haran在1998年提出了单粒子模型，2012年哈尔滨工业大学孙婷[5]详细分析了电池内部的电化学特性，此外还有许多人提出来不同的模型。近年来国内外专家学者根据电池的充放电特性提出了很多的电池模型，如内阻模型、PNGV 模型等；这些模型中有些从电池内部电化学反应考虑，有些从使用角度考虑，因此在具体应用时应根据不同的使用环境选取电池模型。同时由于动力电池是一个复杂的系统，在对其进行建模时，都是通过简化研究对象或者不考虑电池某些特性来分析，因此不同的模型理论上误差存在差异，在使用时需要选取符合使用要求的模型。
第二章 动力电池基本特性研究
2.1动力电池基本特性
2.1.1放电特性
在室温下，选取某型号规格为10AH/12V的动力电池为研究对象，分别进行0.2C、0.5C的恒流放电实验[6]。实验结果即恒流放电曲线如图1.1所示：
通过观察如图所示恒流放电曲线，可以得出此结论：动力电池的放电过程有三个阶段分别为：
（1）起始放电阶段：从图中可知动力电池两端电压有一个成直线下降的趋势，随着放电率的不断增大，电池的电压下降的就越快；
（2）电池在20%
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