中小功率新能源汽车动力电池工作特性的研究【字数：14996】
现如今，能源高度紧缺，石油和能源问题已经成为世界关注的焦点，汽车行业也是在不断需求新的途径来代替传统的汽车，动力电池的开发是解决这一问题的其中一条途径，高性能动力电池是新能源汽车推广应用的技术难点，动力电池在变温度环境条件下，难以满足快充要求，存在快充使用寿命衰减的问题、存在安全性问题等。此次研究选用了西安迅湃快速充电技术有限公司生产的动力电池包测试系统和规格为130Ah的磷酸铁锂电池，通过一系列的实验主要得出的实验结论如下（1）该电池的实际容量为115Ah可释放的能量为7000Wh（约25200KJ）（2）该电池在以65A的电流放电时电压的波动在51-65V之间。（3）电池电量越多电压越高。（4）电池在充电时温升会下降，在放电时温升会上升（温升是比常温高出的温度）波动范围在16-28℃之间。
目录
1绪论 1
1.1课题的背景与意义 1
1.2. 动力电池的发展趋势 2
1.2.1电池材料 2
1.2.2电池管理 2
1.2.3电池回收 3
1.2.4电池特性 5
1.3.荷电状态（SOC）估算方法 5
1.3.1电量累积法 5
1.3.2内阻法 6
1.3.3开路电压法 6
1.3.4卡尔曼滤波法 7
1.3.5神经网络法和模糊推理法 8
1.3.6 SOC估算方法总结与对比 8
2动力电池的标准与评价指标 9
2.1 动力电池标准 9
2.1.1国际标准 9
2.1.2美国标准 9
2.1.3国内标准 10
2.2 动力电池的主要评价指标 11
2.2.1电池的端电压和电动势 11
2.2.2电池的电流 12
2.2.3电池的容量 12
2.2.4能量密度与功率密度 13
2.2.5电池的循环使用寿命 13
2.2.6电池的自放电率和输出效率 13
2.2.7电池的一致性与抗滥用能力 14
2.3本章小结 14
3动力电池的性能实验 15
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3.1实验设备与方案 15
3.1.1动力电池测试设备 15
3.1.2电池的选用 16
3.1.3实验方案 17
3.2实验结果与分析 18
3.2.1电池容量测试结果 18
3.2.2恒流充电实验结果分析 20
3.2.3变电流充电实验结果分析 22
3.2.4 0.5C深度放电实验 25
3.3本章小结 27
4全文总结与展望 28
4.1总结 28
4.2展望 28
参考文献 29
致谢 30
1绪论
1.1课题的背景与意义
近几年来，国际上的燃油供应紧张，再加上污染问题日益严重，能源已经成为世界各国所关注的问题，所以新能源汽车的开发逐渐开始受到各国的重视，以美国、欧洲和日本为代表的发达国家和巴西为代表的发展中国家都积极参与到新能源汽车发展的实践中来[1]。中国汽车销量作为一个不断增长的大国，增长迅速，对石油的需求大幅增加，导致石油对外依存度急剧上升，工业化进程加快，污染加剧，温室气体排放量大幅增加。在这种情况下，我国发展新能源汽车对我国具有重要意义,这不仅有利于减少我国对石油的依赖，还对我国的能源安全起到了保障，而且为我国汽车工业实现跨越式发展提供了重要的战略机遇,因此，必须将新能源汽车技术的发展放在首位[2]。
目前，动力电池技术是影响新能源汽车发展的重要因素，制约了新能源汽车的发展，是新能源汽车开发的最大瓶颈。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，是要好的提高新能源动力电池的利用效率，在以发展为目的的基础上，加强新能源电池技术的掌握，在科技发面加强投入力度，注重对蓄电池、燃料电池、镍氢电池等进行积极研究，争取最大限度地发挥新能源汽车动力电池的效能和价值，还要争取开发出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的电池。就新能源汽车动力电池本身而言，随着研究力度的提升，因为新能源汽车与传统汽车的动力来源有很大区别[3]，因此在探究过程中，不断提高电池寿命是非常重要的环节，依靠科学和试验，在更好的提升电池安全性能，加强新能源汽车与电池的适配的基础上，对电池寿命进行分析，根据蓄电池和燃料电池各自的特点，正确的选择不同的技术手段不断完善电池及其管理系统是我们未来要探究的重要方向。国内外电动汽车在经过2012和2013年的缓慢起步，全球电动汽车销量终于在2014年后半年爆发，全年销售已超过30万辆大关，我国电动汽车较发达国家起步晚，但在政府不断支持的状态下，由于不断加强对新能源汽车的扶持力度，使得我国新能源汽车呈现出高速发展的趋势，中国新能源汽车品牌突飞猛进，比亚迪从2013年的第40位跃升至第7位，康迪电动车也挤进前十名。
与以往的研究相比，动力电池的许多技术问题不断突破瓶颈，以有了很大的改进，因此，我们应该继续深入研究新能源汽车动力电池，最大限度地改善其缺点，开发更多类型的新能源汽车动力电池并将其规范化、标准化以此来助力新能源汽车的长久发展。本着这一目的和原则将对新能源汽车的动力电池的特性进行研究。
1.2. 动力电池的发展趋势
1.2.1电池材料
锂离子电池的原材料主要包括电解液、正极材料、负极材料、隔膜与包装材料[4]，其中首先要想到的是正极材料，它作为锂电池的限制极，用来保证正极能提供足够高的比容量让锂离子电池具有充分的能量密度，另一方面，作为限制电极，正极材料的性能会直接影响到电池的整体性能。它决定了电池的安全性能和电池的大小，而且锂离子电池中正极材料的比例高达35％，所以它还影响着电池的成本。所以正极材料的研究发展决定着电池的发展。
从锂离子电池的出现至今虽然时间不长，但是其间锂离子电池的自身材料实现了质的飞跃。从一开始普通的液态锂电池到锂离子聚合物电池，从焦炭负极材料到尖晶石负极材料，从最早的500次循环的钴酸锂电池发展到现在的1500到5000次的三元材料电池和磷酸铁锂电池的一系列发展可以看出其发展之快[5]，锂离子电池材料发展过程图如图11所示。
图11锂离子电池材料结构发展
1.2.2电池管理
目录
1绪论 1
1.1课题的背景与意义 1
1.2. 动力电池的发展趋势 2
1.2.1电池材料 2
1.2.2电池管理 2
1.2.3电池回收 3
1.2.4电池特性 5
1.3.荷电状态（SOC）估算方法 5
1.3.1电量累积法 5
1.3.2内阻法 6
1.3.3开路电压法 6
1.3.4卡尔曼滤波法 7
1.3.5神经网络法和模糊推理法 8
1.3.6 SOC估算方法总结与对比 8
2动力电池的标准与评价指标 9
2.1 动力电池标准 9
2.1.1国际标准 9
2.1.2美国标准 9
2.1.3国内标准 10
2.2 动力电池的主要评价指标 11
2.2.1电池的端电压和电动势 11
2.2.2电池的电流 12
2.2.3电池的容量 12
2.2.4能量密度与功率密度 13
2.2.5电池的循环使用寿命 13
2.2.6电池的自放电率和输出效率 13
2.2.7电池的一致性与抗滥用能力 14
2.3本章小结 14
3动力电池的性能实验 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.1实验设备与方案 15
3.1.1动力电池测试设备 15
3.1.2电池的选用 16
3.1.3实验方案 17
3.2实验结果与分析 18
3.2.1电池容量测试结果 18
3.2.2恒流充电实验结果分析 20
3.2.3变电流充电实验结果分析 22
3.2.4 0.5C深度放电实验 25
3.3本章小结 27
4全文总结与展望 28
4.1总结 28
4.2展望 28
参考文献 29
致谢 30
1绪论
1.1课题的背景与意义
近几年来，国际上的燃油供应紧张，再加上污染问题日益严重，能源已经成为世界各国所关注的问题，所以新能源汽车的开发逐渐开始受到各国的重视，以美国、欧洲和日本为代表的发达国家和巴西为代表的发展中国家都积极参与到新能源汽车发展的实践中来[1]。中国汽车销量作为一个不断增长的大国，增长迅速，对石油的需求大幅增加，导致石油对外依存度急剧上升，工业化进程加快，污染加剧，温室气体排放量大幅增加。在这种情况下，我国发展新能源汽车对我国具有重要意义,这不仅有利于减少我国对石油的依赖，还对我国的能源安全起到了保障，而且为我国汽车工业实现跨越式发展提供了重要的战略机遇,因此，必须将新能源汽车技术的发展放在首位[2]。
目前，动力电池技术是影响新能源汽车发展的重要因素，制约了新能源汽车的发展，是新能源汽车开发的最大瓶颈。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，是要好的提高新能源动力电池的利用效率，在以发展为目的的基础上，加强新能源电池技术的掌握，在科技发面加强投入力度，注重对蓄电池、燃料电池、镍氢电池等进行积极研究，争取最大限度地发挥新能源汽车动力电池的效能和价值，还要争取开发出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的电池。就新能源汽车动力电池本身而言，随着研究力度的提升，因为新能源汽车与传统汽车的动力来源有很大区别[3]，因此在探究过程中，不断提高电池寿命是非常重要的环节，依靠科学和试验，在更好的提升电池安全性能，加强新能源汽车与电池的适配的基础上，对电池寿命进行分析，根据蓄电池和燃料电池各自的特点，正确的选择不同的技术手段不断完善电池及其管理系统是我们未来要探究的重要方向。国内外电动汽车在经过2012和2013年的缓慢起步，全球电动汽车销量终于在2014年后半年爆发，全年销售已超过30万辆大关，我国电动汽车较发达国家起步晚，但在政府不断支持的状态下，由于不断加强对新能源汽车的扶持力度，使得我国新能源汽车呈现出高速发展的趋势，中国新能源汽车品牌突飞猛进，比亚迪从2013年的第40位跃升至第7位，康迪电动车也挤进前十名。
与以往的研究相比，动力电池的许多技术问题不断突破瓶颈，以有了很大的改进，因此，我们应该继续深入研究新能源汽车动力电池，最大限度地改善其缺点，开发更多类型的新能源汽车动力电池并将其规范化、标准化以此来助力新能源汽车的长久发展。本着这一目的和原则将对新能源汽车的动力电池的特性进行研究。
1.2. 动力电池的发展趋势
1.2.1电池材料
锂离子电池的原材料主要包括电解液、正极材料、负极材料、隔膜与包装材料[4]，其中首先要想到的是正极材料，它作为锂电池的限制极，用来保证正极能提供足够高的比容量让锂离子电池具有充分的能量密度，另一方面，作为限制电极，正极材料的性能会直接影响到电池的整体性能。它决定了电池的安全性能和电池的大小，而且锂离子电池中正极材料的比例高达35％，所以它还影响着电池的成本。所以正极材料的研究发展决定着电池的发展。
从锂离子电池的出现至今虽然时间不长，但是其间锂离子电池的自身材料实现了质的飞跃。从一开始普通的液态锂电池到锂离子聚合物电池，从焦炭负极材料到尖晶石负极材料，从最早的500次循环的钴酸锂电池发展到现在的1500到5000次的三元材料电池和磷酸铁锂电池的一系列发展可以看出其发展之快[5]，锂离子电池材料发展过程图如图11所示。
图11锂离子电池材料结构发展
1.2.2电池管理
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