工况的汽车动力电池寿命试验研究【字数：16249】
基于工况的汽车动力电池寿命试验研究摘 要随着汽车保有量的逐年增加，对石油资源的需求量愈来愈大。由于运输业需要大量使用燃油资源，其中汽车对燃油量消耗尤为突出。人们渴望使用新能源车代替燃油车，因此电动汽车成为了首选方案。各大厂商旗下纯电动车虽然配备了电池管理系统，但是由于纯电动汽车动力电池的寿命存在不稳定性，因此对于动力电池容量的研究迫在眉睫。针对动力电池寿命不稳定的问题，本文主要基于工信部出台的电动汽车锂电池行业标准，通过路试的方法采集观致汽车在多种工况下的有效实验数据，实验数据主要是电动汽车动力电池在单次充电下所能够达到的里程数。最后对不同的工况下的数据进行对比，计算出动力电池充放电次数。研究结果表明，采取反复道路测试并结合相关理论算法的方式，测试动力电池寿命的准确性相对于数值仿真更高。
目 录
1．绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2国内外动力电池寿命测试的方法 2
1.3课题研究意义 2
2．纯电动汽车发展状态及动力电池介绍 3
2.1纯电动汽车的发展状态 3
2.2电动汽车动力电池的组成 5
2.2.1 动力电池底板布局 6
2.2.2 动力电池电池模组 6
2.3锂离子电池介绍 7
2.3.1锂离子电池工作模式 7
2.3.2锂离子电池衰退模式 8
2.4 电动汽车动力电池的充电方式 9
2.4.1电池快速充电 9
2.4.2电池慢充电 10
2.4.3 更换动力电池 11
3.基于工况测试电池寿命方法 12
3.1 动力电池行业标准及评测方法 12
3.2 设计实验方法 13
3.3 实验使用道路及其作用 15
3.4可能出现的故障情况 17
3.4.1单体电池故障 17
3.4.2电池管理系统故障 17
3.4.3线路或连接件故障 18
4. 采集数据并分析 21
4.1采集电动车动力电池工作数据 21
4.2绘制动力电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
池寿命衰退图 22
4.3电池容量数学模型建立 26
4.4计算各种工况下的衰退系数 27
4.5基于衰退系数计算充电次数 27
4.6车辆的其他因素 28
5.1全文总结 30
5.2 工作展望 30
参考文献 31
致谢 32
1．绪论
1.1课题研究背景
现代社会随着石油资源的大量使用，大量的石油制品用于农业，纺织业，道路建设，运输业。使用过多石油资源，会对环境造成破坏，产生温室效应。而运输业中的汽车成为产生污染最严重的，所以一部分对环境质量要求较高的国家，在国会参议院提议实行燃油车禁售令。并于2017年成立了“零排放车辆同盟”，联盟内国家计划在2050年实施燃油车禁售令；我国工信部也对燃油车禁售表态，在不久的将来我国部分省市也会采纳这种政策，燃油车的黄金时代在慢慢陨落。在2018年全球汽车行业经历了一场寒流，全年销售车辆2808.1万辆，同比下降2.8%；而新能源车市场一片盎然，全年销量125.6万辆，同比增长61.7%。2018年汽车销量增长率如图11所示。
/
图11 2018年汽车销量增长率图
在这样的大趋势下，很多汽车制造厂商，将自己的发展核心转向纯新能源汽车。目前新能源汽车的主要形式有气体燃料汽车、生物燃料汽车、氢燃料汽车、混动汽车和纯电动汽车。本文主要的研究对象纯电动汽车，主要能量形式分为锂离子、铅酸、镍氢。其中锂离子电池是日常生活中使用频率最高的电池，锂离子电池相对于其他电池，其优势为能量密度高、使用寿命长、自放电率低等，因此成为了电动汽车的首选电池。相对于燃油车来说，电动汽车的污染率可以忽略不计[1]。当然电动汽车也存在很多的缺陷，其中最突出的缺点就是动力电池的寿命和充能效率。目前的锂离子电池动力电池组，由多个单体电池串联，再相互并联组成。并且温度因素、振动因素、驾驶因素都会成为电动汽车动力电池衰退的原因，一般的动力电池都选用较为紧凑的结构，是因为紧凑的结构，最大程度的使动力电池温度处于一个相对均衡的温度，在该条件下每一块单体电池几乎以相同的衰退率衰减寿命。
无论从环境因素还是从经济性角度考虑，汽车保有量的整体趋势，正在以新能源汽车代替燃油车的方向发展。
1.2国内外动力电池寿命测试的方法
目前世界上主要的动力电池寿命测试的方法有，安时积分法、卡尔曼滤波法、放电实验法、外部电压法。
按时积分法是在电池充放电时，累计计算充进或放出的电量来预估电池的SOH，同时根据按时积分法的误差，对其进行数据补偿，但是此方法由于忽视了电池的自放电率，并且需要采集到非常准确的数据才能使误差尽可能小，才能保证其数据接近实测值[2]。
卡尔曼滤波法的准确性非常的强，不仅能够修正系统的电池系统的初始误差，还能有效抑制系统噪声，所以其有着显著的运用价值，但是该系统还是存在操作难度过高，计算量过大且当模型建立不够准确的情况下，估算都会有错误。
外部电压法根据电池开路电压，间接拟合出于电池间的关系，但是在做外部电压法之前，将需要测试电压的动力电池静置一个小时以上，电池内部电解质均匀分布以便获得稳定的端电压，但是长期使用此方法并不能够保证其测试值的准确性，并且该方法不适用于运动中的动力电池寿命测试[3]。
放电实验法是将动力电池从车上拆下，持续恒流放电直到截止电压为止，放电时间与放电电流的乘积就是动力电池的剩余容量，这种方法可以对各种电池都适用，但是做该推算首先要将动力电池从车上拆下，并且实验的过程会花费大量的时间[4]。
1.3课题研究意义
在电动汽车销量持续走高的情况下，纯电动汽车所采用的锂电子电池，在持续一段时间的充放电后，动力电池模块内的单块锂电子电池会出现容量不足或者与同组串联内的单体锂电池存在明显差异。一是影响电动汽车电池寿命，二是导致续航里程缩减。本文对各种工况下和条件下，观致汽车C1E进行路试实验。运用不同的工况进行实验，分别测试不同工况下电动汽车动力电池的充放电次数[5]。
目 录
1．绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2国内外动力电池寿命测试的方法 2
1.3课题研究意义 2
2．纯电动汽车发展状态及动力电池介绍 3
2.1纯电动汽车的发展状态 3
2.2电动汽车动力电池的组成 5
2.2.1 动力电池底板布局 6
2.2.2 动力电池电池模组 6
2.3锂离子电池介绍 7
2.3.1锂离子电池工作模式 7
2.3.2锂离子电池衰退模式 8
2.4 电动汽车动力电池的充电方式 9
2.4.1电池快速充电 9
2.4.2电池慢充电 10
2.4.3 更换动力电池 11
3.基于工况测试电池寿命方法 12
3.1 动力电池行业标准及评测方法 12
3.2 设计实验方法 13
3.3 实验使用道路及其作用 15
3.4可能出现的故障情况 17
3.4.1单体电池故障 17
3.4.2电池管理系统故障 17
3.4.3线路或连接件故障 18
4. 采集数据并分析 21
4.1采集电动车动力电池工作数据 21
4.2绘制动力电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
池寿命衰退图 22
4.3电池容量数学模型建立 26
4.4计算各种工况下的衰退系数 27
4.5基于衰退系数计算充电次数 27
4.6车辆的其他因素 28
5.1全文总结 30
5.2 工作展望 30
参考文献 31
致谢 32
1．绪论
1.1课题研究背景
现代社会随着石油资源的大量使用，大量的石油制品用于农业，纺织业，道路建设，运输业。使用过多石油资源，会对环境造成破坏，产生温室效应。而运输业中的汽车成为产生污染最严重的，所以一部分对环境质量要求较高的国家，在国会参议院提议实行燃油车禁售令。并于2017年成立了“零排放车辆同盟”，联盟内国家计划在2050年实施燃油车禁售令；我国工信部也对燃油车禁售表态，在不久的将来我国部分省市也会采纳这种政策，燃油车的黄金时代在慢慢陨落。在2018年全球汽车行业经历了一场寒流，全年销售车辆2808.1万辆，同比下降2.8%；而新能源车市场一片盎然，全年销量125.6万辆，同比增长61.7%。2018年汽车销量增长率如图11所示。
/
图11 2018年汽车销量增长率图
在这样的大趋势下，很多汽车制造厂商，将自己的发展核心转向纯新能源汽车。目前新能源汽车的主要形式有气体燃料汽车、生物燃料汽车、氢燃料汽车、混动汽车和纯电动汽车。本文主要的研究对象纯电动汽车，主要能量形式分为锂离子、铅酸、镍氢。其中锂离子电池是日常生活中使用频率最高的电池，锂离子电池相对于其他电池，其优势为能量密度高、使用寿命长、自放电率低等，因此成为了电动汽车的首选电池。相对于燃油车来说，电动汽车的污染率可以忽略不计[1]。当然电动汽车也存在很多的缺陷，其中最突出的缺点就是动力电池的寿命和充能效率。目前的锂离子电池动力电池组，由多个单体电池串联，再相互并联组成。并且温度因素、振动因素、驾驶因素都会成为电动汽车动力电池衰退的原因，一般的动力电池都选用较为紧凑的结构，是因为紧凑的结构，最大程度的使动力电池温度处于一个相对均衡的温度，在该条件下每一块单体电池几乎以相同的衰退率衰减寿命。
无论从环境因素还是从经济性角度考虑，汽车保有量的整体趋势，正在以新能源汽车代替燃油车的方向发展。
1.2国内外动力电池寿命测试的方法
目前世界上主要的动力电池寿命测试的方法有，安时积分法、卡尔曼滤波法、放电实验法、外部电压法。
按时积分法是在电池充放电时，累计计算充进或放出的电量来预估电池的SOH，同时根据按时积分法的误差，对其进行数据补偿，但是此方法由于忽视了电池的自放电率，并且需要采集到非常准确的数据才能使误差尽可能小，才能保证其数据接近实测值[2]。
卡尔曼滤波法的准确性非常的强，不仅能够修正系统的电池系统的初始误差，还能有效抑制系统噪声，所以其有着显著的运用价值，但是该系统还是存在操作难度过高，计算量过大且当模型建立不够准确的情况下，估算都会有错误。
外部电压法根据电池开路电压，间接拟合出于电池间的关系，但是在做外部电压法之前，将需要测试电压的动力电池静置一个小时以上，电池内部电解质均匀分布以便获得稳定的端电压，但是长期使用此方法并不能够保证其测试值的准确性，并且该方法不适用于运动中的动力电池寿命测试[3]。
放电实验法是将动力电池从车上拆下，持续恒流放电直到截止电压为止，放电时间与放电电流的乘积就是动力电池的剩余容量，这种方法可以对各种电池都适用，但是做该推算首先要将动力电池从车上拆下，并且实验的过程会花费大量的时间[4]。
1.3课题研究意义
在电动汽车销量持续走高的情况下，纯电动汽车所采用的锂电子电池，在持续一段时间的充放电后，动力电池模块内的单块锂电子电池会出现容量不足或者与同组串联内的单体锂电池存在明显差异。一是影响电动汽车电池寿命，二是导致续航里程缩减。本文对各种工况下和条件下，观致汽车C1E进行路试实验。运用不同的工况进行实验，分别测试不同工况下电动汽车动力电池的充放电次数[5]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/528.html
