2020電動汽車鋰離子電池模型測試

1簡介11.1............1......電池。..................3......31.2.1.........51.2.2...81.2.3.........131.31922.1簡介................19................212.2系統(tǒng)設計............262.2.1循環(huán)器板設計...................272.3.........322.4.......392.5433...............3.1簡介.43.........443.2電池建模..........451簡介11.1............1......電池。..................3......31.2.1.........51.2.2...81.2.3.........131.31922.1簡介................19................212.2系統(tǒng)設計............262.2.1循環(huán)器板設計...................272.3.........322.4.......392.5433...............3.1簡介.43.........443.2電池建模..........453.2.1五..........463.3建模示例..........463.3.1.......463.3.2......483.3.3......513.3.4................3.4模型驗證..52.......543.55844.1簡介................584.2.............614.2.1模擬設置。4.2.2.........644.2.3.......68.......704.35結論74.......745.15.2未來工作................76..........463.3建模示例..........463.3.1.......463.3.2......483.3.3......513.3.4................3.4模型驗證..52.......543.55844.1簡介................584.2.............614.2.1模擬設置。4.2.2.........644.2.3.......68.......704.35結論74.......745.15.2未來工作................76六...71.1[6.............202.1.............202.2............322.33.1.........50.............62...71.1[6.............202.1.............202.2............322.33.1.........50.............624.1Empulse[18].........694.2七.........31.1[6].........41.271.3[6]1.4............11.111.5Vbt2.1(a(b2.2(a(b.............22循環(huán)器架構。.........222.34)（JSRMicro......24Ragone[10].............252.52.6(a(b............26.........27.........31.1[6].........41.271.3[6]1.4............11.111.5Vbt2.1(a(b2.2(a(b.............22循環(huán)器架構。.........222.34)（JSRMicro......24Ragone[10].............252.52.6(a(b............26.........272.7......282.82.9(a(b............291（c.............302.10八2.11(at1?t2(bt2?t3(ct3?t4(dt4?t5................31(ft6?t7.......332.12(a(b2.13(a(b(c)......352.14VbtVuc..........362.15(a(b)LabVIEW................38.........453.1..........473.2SOC..........473.3......483.4....495（a（bt3.63.7（a）Vbt（b）TCell.............532.11(at1?t2(bt2?t3(ct3?t4(dt4?t5................31(ft6?t7.......332.12(a(b2.13(a(b(c)......352.14VbtVuc..........362.15(a(b)LabVIEW................38.........453.1..........473.2SOC..........473.3......483.4....495（a（bt3.63.7（a）Vbt（b）TCell.............53電流2C（20A）。（a）Ibt（b）Vb。.53.........604.1.............624.2Empulse3（a（b..........63Empulse4.4A(aB(b...................63九4.5....66(a0?C(b5?C(c4.5....66(a0?C(b5?C(c(d30?C4.6....67(a0?C(b5?C(c(d30?C4.7.............69第1章介紹1.1導致全球變暖和顯著的氣候變化[1,2]。全球價格2035年第1章介紹1.1導致全球變暖和顯著的氣候變化[1,2]。全球價格2035年[3]路或零排放交通工具。電動汽車所需的能源可以由[4,5]回收剎車過程中損失的能量，這被稱為再生（[6?9]。.（LEV）電力需求不到幾千瓦，.（HEV功率達100千瓦的三輪車和12第1章簡介3100kW。(ESS)中[611]1.1.12第1章簡介3100kW。(ESS)中[611]1.1.1ESS和BMS。（20%）8至10[13]10倍以上圖1.1LEV（DOD[13,16]3第1章簡介0.20?2000200圖3第1章簡介0.20?2000200圖（成本。（）是根據其電壓和隨時間變化的化學穩(wěn)定性來選擇ode的。4第1章簡介3.電解質trolyte[17][1][18]釋放收費4第1章簡介3.電解質trolyte[17][1][18]釋放收費我我?加載供應?++分隔器分隔器??++電解質電解質陰極陽極陰極陽極圖5第1章簡介1.2.21.鉛酸電池(NiMH(NiCad5第1章簡介1.2.21.鉛酸電池(NiMH(NiCad[23]（其[24]）然而，由于這種化學物質含有有毒的鎘，因此被禁止用于工業(yè)在許多國家都有應用[6,23]。3.鋰離子（L（6第1章簡介0[1]。[6,23]：（一6第1章簡介0[1]。[6,23]：（一[23]（b（LMn[23]（c（Lie化學[23]。（d（LMno電池[26]。圖1.3[267第1章簡介,,表7第1章簡介,,表鉛?鎳鎘?鎳氫生活酸406090110120140170（/49DvBxq18第1章簡介1.2.3[29[16電動汽車中的技術包括：[31]8第1章簡介1.2.3[29[16電動汽車中的技術包括：[31](SEI)。SEI其SEI層[30]RbtI2(1.1)IbtRbt（ESR電池溫度無法直接測量，因為這是不切實際的。9第1章簡介60度9第1章簡介60度[10]10第1章簡介BMS（）BMSBMS10第1章簡介BMS（）BMSBMS[12,14,15]BMS（CANS是正數。（ImotorImotor（控制器可以將最大允許電池電流設置為零或打開接觸器直接。11第1章簡介電池組數據來自模塊司機踏板中央+ ?伊莫托模塊S1S2逆變器+?S1細胞S2圖圖11第1章簡介電池組數據來自模塊司機踏板中央+ ?伊莫托模塊S1S2逆變器+?S1細胞S2圖圖1.5（Vbt（Voc）（ZVbtVOC?Z×Ibt。(1.2)是+?圖tVbt（12第1章簡介（），BMS12第1章簡介（），BMSBMSBMSSBMS。第1章簡介十三1.3BMS提高車輛性能。第1章簡介十三1.3BMS提高車輛性能。350?低成本200kHz，300W5V（高）逆變器。14第1章簡介SOC變化14第1章簡介SOC變化235參考].i和.《Power參考].i和.《Power599–00[2NOmarPVandenBosscheGMulderM.DaowdJTimmermansJVanMierlo，和.（VPPC）171[3（EIA）20128請訪問http:///。].Cs和.（PHEV9年89].i和.子.N 第5屆E會第9]M.Moshirvaziri器2年。1516參考]HMillerJn和.816參考]HMillerJn和.88屆868]M.MontazeriM.i和.HashemiE0033[9M.?JYangH.?LJhouMa,ShyuE6629[10EPradaD.DiDomenicoYCreffJBernardVSauvant?MoynotFV和V（VPPC）282[11FWerfelUFloegel?DelorTRiedelRRothfeldD.WippichBGoebel.r和.s50wE728頁。]..t和.c和h（ECCE）252]..Dusmez和.（ITEC）363].,.,.,.9E6917參考].Hentunen.o和.17參考].Hentunen.o和.（VPPC）161].Dougal.u和.Es5卷，]By和D.《Linden41]1E]D.s和.c21].r和.MoseleyE第66年9]“520139http:///]“13年9/].（PESA）1第4118參考（）20139。]Gk和F18參考（）20139。]Gk和FMiller[26“Li(nmc)o2umicore20138/products/rechargeableBatteriesMaterials/lithiumNmcDiicide/。[272012年7/learn/article/鋰離子類型。].a和.（CCA）2年E42].Miller..Dougherty和.Deshpande力9年E09[30JSGnanarajRWThompsonSNIaconattiJFDiCarloKM8222005]..n和N7920035第2章2.1電池。BrammoInc.[12.1第2章2.1電池。BrammoInc.[12.1103.7V5（508（5秒。電池容量在500次循環(huán)后最多會減少10%。2.28A/ms由BrammoInc.提供1920第2章多通道電池測試平臺表物品價值1010.53.7伏標稱電壓4.2伏3.0伏1（15?C）標準收費0標準放電1攝氏度（10安培）安）8°C(80A15充電：0?45?C（?10）工作溫度表20第2章多通道電池測試平臺表物品價值1010.53.7伏標稱電壓4.2伏3.0伏1（15?C）標準收費0標準放電1攝氏度（10安培）安）8°C(80A15充電：0?45?C（?10）工作溫度表渠道釋放數字模式CC(分鐘)（攝氏度）11160222三十22315三十43.53.517153.55624221第2章多通道電池測試平臺404020201515101055000050100 150200250時間（秒）300204060時間（秒）80100120（A）（二）圖（a（b21第2章多通道電池測試平臺404020201515101055000050100 150200250時間（秒）300204060時間（秒）80100120（A）（二）圖（a（b是工業(yè)1[2,3].圖（a和圖2.2(b（3.7V?02.22.3所示22第2章多通道電池測試平臺（A）（二）圖（a（b循環(huán)器架構。（A）22第2章多通道電池測試平臺（A）（二）圖（a（b循環(huán)器架構。（A）圖(LIC7kW/kg)ESR1mω（）LIC23第2章多通道電池測試平臺1.電源6V23第2章多通道電池測試平臺1.電源6V工作電流范圍。2.鋰離子電容器(EDLC（u[7,8]（E2.4(a[9料鋰離子，導致陽極電壓較低，電池電壓較高3.8?4C7V的（b在（（3300F量12Wh/kg量24第2章多通道電池測試平臺系統(tǒng)。（A）100EDLCU電池：釋放101電容2.5Vucap2.7V0.1LIC3.8V電池：收費24第2章多通道電池測試平臺系統(tǒng)。（A）100EDLCU電池：釋放101電容2.5Vucap2.7V0.1LIC3.8V電池：收費0.010.110010001（二）圖)（由RMicroRagone[10]第2章多通道電池測試平臺3.逆變器250W（PVPV（Sp?v（Vinv第2章多通道電池測試平臺3.逆變器250W（PVPV（Sp?v（Vinv（Vinv50Sp?vVinv,cut25W/V25V。圖2.5PV250所需P?V輪廓200150=25瓦/伏10050=25V0204050三十輸入電壓（V）圖V/49DvBxq1第2章多通道電池測試平臺2.2.1（）（Ibt）（5.7?7.6（3?4.2該轉換器設計為雙向同步降壓轉換器。第二個（5.8?7.6（25?352.6(a)所示第2章多通道電池測試平臺2.2.1（）（Ibt）（5.7?7.6（3?4.2該轉換器設計為雙向同步降壓轉換器。第二個（5.8?7.6（25?352.6(a)所示[1112]（iL（b為轉換器的開關頻率。c1c2利+?c1c2庫特平均IL1型血紅蛋白+6?c3c4武克辛iL3IL2型維尼庫特c3c4?1/(2fs)1/飛秒（A）（二）圖（a（b葉雙相變換器。第2章多通道電池測試平臺2.3（）troller第2章多通道電池測試平臺2.3（）trollerIbtVinv25V轉換器。圖第2章多通道電池測試平臺（ACMCt圖第2章多通道電池測試平臺（ACMCt圖5Vinv25VVuc7V，c>77LICVuc7模式126V模式27V武克5.7伏七伏7.6伏圖第2章多通道電池測試平臺2.9(a)所示數字PI122.9(b(c)1行（Vinv6行[21,22]。c1Ibt,參考/2D1c1脈寬調制巴克IL2模塊c2D2轉換器c2（A）c3第2章多通道電池測試平臺2.9(a)所示數字PI122.9(b(c)1行（Vinv6行[21,22]。c1Ibt,參考/2D1c1脈寬調制巴克IL2模塊c2D2轉換器c2（A）c3D3c3+?IL2促進促進模塊c4D4模塊維尼轉換器轉換器c4+?（二）（C）圖（a（b1（c第2章多通道電池測試平臺三十2.10為（）為6（圖為第2章多通道電池測試平臺三十2.10為（）為6（圖為0（圖時，88（圖LIC7V時（圖7（Ibt（圖2.11(e)），電池開始充電，5.8V（。三十二十一0一放電收費?103.8伏七伏5.8伏5.7伏武克在二極管離開維尼噸t4t5t6t7331第2章多通道電池測試平臺c1c1c2c2+?+?電壓小于5.8V電壓=5.7Vc1c2c1c2庫特庫特電壓輸入=26V26V6伏+6伏+維 ++??c3c3c4c4武克武克iL3iL3維尼維尼庫特庫特c3c4c3c4??（A）（二）c1c2c1c2+?+?7V7Vc1c2c1c2庫特庫特26V26V++??c3c4c3c4武克武克辛iL3iL3維尼維尼庫特庫特c3c4c3c4??（C）（四）c1c1c2c2+?+?電壓>6V電壓=5.7Vc2c2c1c1庫特庫特電壓輸入=26V電壓輸入=26V++31第2章多通道電池測試平臺c1c1c2c2+?+?電壓小于5.8V電壓=5.7Vc1c2c1c2庫特庫特電壓輸入=26V26V6伏+6伏+維 ++??c3c3c4c4武克武克iL3iL3維尼維尼庫特庫特c3c4c3c4??（A）（二）c1c2c1c2+?+?7V7Vc1c2c1c2庫特庫特26V26V++??c3c4c3c4武克武克辛iL3iL3維尼維尼庫特庫特c3c4c3c4??（C）（四）c1c1c2c2+?+?電壓>6V電壓=5.7Vc2c2c1c1庫特庫特電壓輸入=26V電壓輸入=26V++??c3c4c3c4武克武克iL3iL3維尼維尼庫特庫特c3c4c3c4??（五）（F）圖)、)、)、)、)(f22.42.12(a3006（80A?72.12(b22.42.12(a3006（80A?72.12(b(dsPIC30F20202.3（Vbt200開關頻率，fsPmaxLESRRL1503.31.5飽和電流，IL,sat1.7毫歐MOSFETRon（）Vinv200開關頻率，fsPmax150LESRRL102.6183.2毫歐A飽和電流，IL,satMOSFETRon33第2章多通道電池測試平臺LIC電池NIsbRIO溫度感應器（A）二極管6伏武克維普資訊巴克轉換器電感器階段12階段1階段2信息技術維尼控制器33第2章多通道電池測試平臺LIC電池NIsbRIO溫度感應器（A）二極管6伏武克維普資訊巴克轉換器電感器階段12階段1階段2信息技術維尼控制器控制器（二）圖（a（b第2章多通道電池測試平臺圖2.13(a200kHz（）第2章多通道電池測試平臺圖2.13(a200kHz（）（iL1、5A和20A（10)（10%?90%（6)200kHz。6更多資料下載網盤W/49DvBxq1第2章多通道電池測試平臺1/飛秒vx1(t)ΔiL1=2AIL1(t)IL1=15A1/(2fs)ΔiL2=2AiL2(t)IL2=15Avx2(t)2.0μs/格（A）800180電壓(t)=40A5.0毫秒比值=0Aibt（噸）5.0格（二）電壓=26Vvinv(t)vx1(t)vx2(t)第2章多通道電池測試平臺1/飛秒vx1(t)ΔiL1=2AIL1(t)IL1=15A1/(2fs)ΔiL2=2AiL2(t)IL2=15Avx2(t)2.0μs/格（A）800180電壓(t)=40A5.0毫秒比值=0Aibt（噸）5.0格（二）電壓=26Vvinv(t)vx1(t)vx2(t)1/飛秒1/(2fs)2.0μs/格（C）圖))第2章多通道電池測試平臺2.32.14IbtVinv26V（1）7V量Ibt第2章多通道電池測試平臺2.32.14IbtVinv26V（1）7V量Ibt26V。0W?0200W（50A）（4V（t）伏30A(t)20Avinv(t)26伏0Aibt(t)50.0格（A）、當前情況。第2章多通道電池測試平臺（a第2章多通道電池測試平臺（a（sbRIOsbRIOLabVIEWsbRIOLabVIEW2.15(b并設定安全限值。2冷卻器654321（A）打開跑步停止狀態(tài)安全限制收費釋放文件名指標2冷卻器654321（A）打開跑步停止狀態(tài)安全限制收費釋放文件名指標NI9683（二）圖))W程序。第2章多通道電池測試平臺2.5和LIC第2章多通道電池測試平臺2.5和LIC300WV8參考在20138[1Brammo/home/。[2Gausstspowerelectronics參考在20138[1Brammo/home/。[2G/index.html。]03年8]FHLM..g和.0E20]FHH...u和.0E40]D..Madawala和.g050“48Maxwells/。4041參考]“Uexe0年41參考]“Uexe0年磷酸鋰電池模塊。RMicro，2012/index.php/EnergyAndEnvironment/LithiumIonCapacitor/。].M.Moshirvaziri和.E885]BGKWe和.Es2345年]..u和.E618].8年C5頁2008].Morales..l和M.E3108].a和.8年T68參考].H.HwangM.參考].H.HwangM..i和.Hwa（ICIEA）0第5E70]..i和.路303].MiHl和.D7年C07].4年0I;M.4244]H.D,第3屆E324]H.Hsu.g和.212雙開關降壓?流3第3章3.1本章提出了一種設計動態(tài)電池的新方法第3章3.1本章提出了一種設計動態(tài)電池的新方法2方法是基于SOC和電池動態(tài)更新模型參數電池建模在電動汽車技術中發(fā)揮著重要作用。電池模型電動汽車設計人員利用它來優(yōu)化電動汽車所需的ESS尺寸并預測ESS的性能。此外，電池模型是用于BMSSOC,為[2,9]已經開發(fā)出許多應用。電化學模型用于優(yōu)化電池的物理方面，并表征功率、電壓和電流參數[1011][12433[1]BMS（）[1]中3[1]BMS（）[1]中提供了示例。3.2圖3.1VOC路SOCRC[15]3SOC[17]SOC[16,17]。R1氡R2R0+?五OCC1C23SOC[17]SOC[16,17]。R1氡R2R0+?五OCC1C23.2.1SOCRCSOC1.SOCVOC32（Z狀況。432（Z狀況。43.323.3.1SOC3.210A34200400038003600340032000204060 80100土壤有機碳（%）3.2SOC（調節(jié)電池溫度。冷卻器34200400038003600340032000204060 80100土壤有機碳（%）3.2SOC（調節(jié)電池溫度。冷卻器示波器電池BNC功能發(fā)電機?圖3.43(3.1)Z=Re[Z]+jIm[Z]0.07Hz7kHz（）1kHz從圖3(3.1)Z=Re[Z]+jIm[Z]0.07Hz7kHz（）1kHz從圖3.420?C。650.07赫茲43210?17000赫茲?25101520Re[z]（毫歐）三十圖3.3.3（4932RC13.5(a（（b）BMS4200415020410040501540003950103900訂單05532385038004932RC13.5(a（（b）BMS4200415020410040501540003950103900訂單05532385038000020406080100020406080100（秒）（秒）（A）（二）圖（a（b）111(3.2)ZR0(R1(R2(R3j2πfC1j2πfC2j2πfC3阻抗如圖3.4所示3.1（(mV)培）503654321015°C15°C10°C10°C?1?25101520三十Re[z]（毫歐）圖表范圍單元（）10152057.58.0503654321015°C15°C10°C10°C?1?25101520三十Re[z]（毫歐）圖表范圍單元（）10152057.58.08.17.6R01.0R1.8R25.110.07.53.2R0.3c4.0弗c249.835.334.935.1c3歐m[z]5133.3.4（33五2dTCelldt(3.3)?hConvSCell(TCell?5133.3.4（33五2dTCelldt(3.3)?hConvSCell(TCell?TAmbient)，=∑mCp日我=0m（kg），（J，hConv（W/m2K）[20]3.7六日dT細胞dt六熱的模型電池模型++細胞細胞日5233.42DOD5233.42DOD（2（2（4（3V）。0?C3%。（2（a3.9(b3.5模型的計算。6更多資料下載網盤W/49DvBxq15334.24043.8三十3.63.420實驗模擬3.2153102040608010020406080100（A）（二）圖（a）（b）電流2C（20A）。4.240實驗模擬模擬實驗4.1三十4203.915103.8505334.24043.8三十3.63.420實驗模擬3.2153102040608010020406080100（A）（二）圖（a）（b）電流2C（20A）。4.240實驗模擬模擬實驗4.1三十4203.915103.8503.701002003000100200時間（秒）300（A）（二）圖（a）（b）b。(V)(℃)(V)5433.5SOC5433.5SOCtal11?C參考]M.n.Mora參考]M.n.MoravE第16]..lM.969]..r.（INTELEC）1E第391].,.,.,.9E69].M.i.（ess），（ITEC）363]..e.d,6155參考56].Mandal和.（ECCE）1參考56].Mandal和.（ECCE）101].5E45].Mi.D.k和.7年C17]MWADougal和E].g和W7650].會9年C 會第209].e和.“VrlaE9624]..Dusmez和.（ITEC）363]1E57參考[16AEddahechOBriatRChaariNBertrand57參考[16AEddahechOBriatRChaariNBertrandH.HenryJMVinassa，1E3].a和.（CCA）2年E42].Di..M.a和.060]MathWorks。20139/help/optim/ug/lsqcurvefit.html。]..u和.DougalEs5卷，表現4.1主動電池熱管理系統(tǒng)(BTMS)對電動汽車續(xù)航表現4.1主動電池熱管理系統(tǒng)(BTMS)對電動汽車續(xù)航里程的重要性討論了擴展和安全考慮。為了證明電池的影響基于商業(yè)化電動摩托車的樣本驅動循環(huán)進行分析。電池組。電池阻抗會根據SOC和1章所述車輛。58594BTMSBTMSBMS594BTMSBTMSBMS（[4.（AC（DC2系統(tǒng)。（量[13][9,4.7[514]BTMS?30?C（200公斤?9.360第4釋放期望操作溫度安全和降解遲緩電化學和降解十五C三十五C圖（6小時）60第4釋放期望操作溫度安全和降解遲緩電化學和降解十五C三十五C圖（6小時）0?C，9100%）S[3,14]BTMS（是BTMSBTMS61第44.2Brammo,IncEmpulse4.2.1BrammoInc[17]。61第44.2Brammo,IncEmpulse4.2.1BrammoInc[17]。年（160Empulse4.1Empulse14.8V90AhBPM[17]3.7V10Ah224.3Empulse1C3.5C4C。（A型圖4.4(a4.4(bA型電池和B4A62第4圖e表62第4圖e表e摩托車參數價值單位169公里νmax摩托車質量電池組參數模塊數量212.779.31103.6伏公斤電池組容量（標稱）電池組電壓，Vbt,nom（20%0電機轉速，ωmax最大扭矩價值單位8500轉/分63牛米40，峰值流速B型電池長它們是使用第3章中討論的方法建模的。63第4404020201515105105000050100 150200250時間（秒）300204060時間（秒）80100120（A）（二）圖（a（bEmpulse66550.07赫茲44330.07赫茲22110020攝氏度20攝氏度15攝氏度15攝氏度?163第4404020201515105105000050100 150200250時間（秒）300204060時間（秒）80100120（A）（二）圖（a（bEmpulse66550.07赫茲44330.07赫茲22110020攝氏度20攝氏度15攝氏度15攝氏度?1?110攝氏度10攝氏度7000赫茲7000赫茲?2?2551015Re[z]（毫歐）20101520）三十（A）（二）圖的)A)B細胞。64第44.2.2(84V)A型和BVbt（864第44.2.2(84V)A型和BVbt（84（Ah（90Ah）考慮。1化學和熱行為。2SOC3（9C（、C（C（C（65第465第42.高速公路駕駛循環(huán)302C（180A）0?C（5）5?C（C（C（電池組如圖4.6所示。66第4115110105115110105A型B型A型B型00102040死亡深度(%)506020406080100814126104826A型B型A型B型50040102040死