4.1.2现有SOP估算方法 (29)
4.2基于二阶等效电路模型的多参数限制SOP估算 (30)
4.3动力电池组充放电策略 (34)
4.4电池组均衡充电 (35)
4.4.1电池单体不一致性影响 (35)
4.4.2被动均衡 (36)
4.5本章小结 (37)
第五章电池组状态估算仿真实验 (38)
明天油价92汽油下调5.1仿真环境 (38)
5.2电池组状态估算仿真模型 (39)
5.3仿真结果与分析 (42)
5.3.1基于PID闭环修正的SOC估算算法测试 (44)
5.3.2基于二阶等效电路模型的多参数限制SOP估算测试 (47)
5.4本章小结 (49)
第六章总结与展望 (50)
6.1总结 (50)
6.2展望 (51)
参考文献 (52)
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 (56)
插图清单
图2.1锂离子电池工作原理 (8)
电动小轿车图2.2镍钴锰三元材料的层状结构 (9)
图2.3LR185SK电池 (11)
英朗xt图2.4OCV-SOC特性 (14)
图2.5Rint模型 (15)
图2.6Thevenin模型电路图 (15)
图2.7PNGV模型电路图 (16)
图2.8GNL模型电路图 (16)
图2.9二阶模型 (17)
图3.1基于PID的SOC算法 (23)
新型电动车图3.2SOC算法流程 (24)
图3.3参数整定 (27)
图4.1SOP估算方法 (30)
北京现代胜达
图4.2CAN网络拓扑 (34)
图4.3电阻分流均衡拓扑 (37)
图5.1ADVISOR界面 (39)
图5.2模型顶层 (40)
图5.3电池模型底层 (41)
图5.4状态估算模型 (41)
图5.5NYCC工况速度 (42)
图5.6UDDS工况速度 (42)
图5.7NYCC工况电流 (43)
图5.8UDDS工况电流 (43)
图5.9NYCC工况SOC (43)
图5.10UDDS工况SOC (44)
图5.11NYCC工况仿真 (44)
图5.12NYCC工况误差 (45)
图5.13UDDS工况仿真 (45)
图5.14UDDS工况误差 (46)
图5.15错误初值测试 (46)
图5.16SOC0=0.94放电SOP (47)
图5.17SOC0=0.94充电SOP (47)
图5.18SOC0=0.11放电SOP (48)
图5.19SOC0=0.11充电SOP (48)
图5.20SOC0=0.5放电SOP (48)
红旗ls7实车曝光
图5.21SOC0=0.5充电SOP (49)
表格清单
表2.1LR185SK常规指标 (12)
表2.2充放电实验 (13)
表3.1Z-N法特征参数 (26)
第一章绪论
第一章绪论
1.1背景
由于能源和环境问题的双重压力，近年来电动汽车技术在各大车企以及各国政府的推动下得到了长足的发展。在可预见的将来，电动汽车仍有巨大的发展潜力和市场价值。电动汽车相较于传统燃油车价格较高源于动力电池的高成本。除了成本之外，电池的功率密度、能量密度、循环特性以及安全性等也将直接影响其在电动汽车中的应用。目前铅酸电池、镍氢电池、燃料电池及锂离子电池等在电动汽
车领域均有应用。锂离子电池作为铅酸电池、镍氢电池、燃料电池等技术及产业升级换代产品，具有能量密度高、功率密度高、自放电率低、无记忆效应以及环境友好等优点，成为目前研究及产业化的热点和焦点，其应用领域涵盖了混合动力、插电式混合动力以及纯电动汽车，发展前景广阔，市场需求巨大。虽然锂离子电池越来越成为电动汽车动力电池的首选，但其发展仍是制约电动汽车发展的瓶颈。电池管理系统（BMS，Battery Management System）作为动力电池系统与整车之间的纽带也是电动汽车领域内研究的重点内容。国内外相关工作者对其研究开发投入了大量的人力物力，也取得了实质性的进展。在BMS技术方面，欧、美、日等发达国家和地区具有明显的领先优势。
1.1.1电动汽车发展
总体来说，近年来我国电动汽车的发展取得了较好的成绩。车型不断完善和丰富，国家和地方政策的推动效果逐渐显现，产业化进程明显加速。2015年，我国电动汽车年销量在整个汽车市场销量中占比首次突破了1%，这1%在国际上被认为是电动汽车产业发展水平的拐点，标志着我国电动汽车产业正在由产业导入期步入快速成长期。从车型来看，纯电动乘用车中微型电动汽车占有很大市场份额，并且比例在逐年提高。这是个十分重要的趋势，表明消费者在电动汽车购置上大多注重短途交通需求。2015年，小型纯电动汽车产量占比超过了85%。插电式混合动力汽车在中高级新能源汽车中占比也突破了80%，成为中高级新能源汽车的主力。另外，新能源商用车也在稳步增长。在政策和市场的影响下，总体来看我国新能源汽车行业是良性发展[1]。
全球范围内，电动汽车市场在2015年下半年的迅猛增长之后，2016年仍然一路高歌猛进，全年累积销量达到77万辆。而在2012年全年销量只有14万量，2013年20万辆，2014年32万辆，2015年爆发增长至55万辆。经过几年的蓄力，新能源汽车市场不断有新车型进入，性能表现也逐渐升级，形成了如今的广阔市场，跟各个国家和地方的扶持政策、免税和补贴等激励措施有分不开的关系。目前也
合肥工业大学专业硕士学位论文
有挪威等国家开始尝试取消电动汽车优惠政策，试图让市场带动新能源汽车的发展。在电动汽车发展较好的6个国家中，中国市场销量居全球第一，可以说引领世界潮流。紧随其后的依次是美国、挪威、法国、德国、日本。2016年，这主要6国的电动汽车销量达到64万辆，相比2015年增长了约47%。全球知名车企纷纷转向新能源市场，某些甚至不惜砍掉燃油车预算而专注电动汽车的研发。在不久的将来，会有越来越多的竞争对手进军电动汽车市场。2016年底雷诺ZOE和雪佛兰Bolt电动汽车也已经量产，预计到2021年电动汽车市场将会有近20款车型[2]。
1.1.2动力电池发展
我国新能源汽车市场的高速发展对车用动力电池也提出了更高的要求。虽然电池材料及制造技术不断改进能够在一定程度上解决续驶里程等问题，但高品质电池产能仍然是阻碍电动汽车推广普及需求的一大阻碍。据中国产业调研网发布的《中国动力锂电池行业现状调研及发展前景分析报告（2015-202
0年）》显示，国内市场上高品质动力电池产能严重不足，产品毫无优势，市场份额仅占四成，车用动力电池中有超过60%的产品是由外资企业生产[3]。虽然越来越多的国内动力电池企业已经开始投资增产，但高品质动力电池生产关键基础材料、生产设备及工艺较国际一流水平仍有很大差距。为此，2017年3月工信部、财政部、科技部、发改委联合印发了《促进汽车动力电池产业发展行动方案》，针对我国动力电池行业的不足，确立了未来几年的发展方向、主要目标和重点任务。
目前，我国电动汽车用动力电池以磷酸铁锂电池为主，据工信部机动车产品公告数据统计，2015年电动汽车中磷酸铁锂电池的应用比例达到69%，三元材料锂离子电池的应用比例达到27%[4]。镍钴锰系、镍钴铝系等三元材料电池作为新兴的动力锂离子电池代表，具有电压平台高、能量密度高等特性拥有很大的发展前景。能量密度依然是动力电池发展的一大方向，到2020年，锂离子动力电池能量密度有望达到300Wh/kg。除了锂离子动力电池，锂硫电池、固态电池、金属空气电池等也是未来研究发展的重要方向。
1.1.3电池管理系统
在电池系统工作时，需要时时监测电池的端电压、电流、电池包温度等数据，保证电池系统的设计性能：1）动力性，维持电池系统高效的能量输出、功率输出能力；2）安全性，保护电池系统，以防整车、驾驶人员发生安全事故；3）耐久性，保证电池工作在合理的范围内，延长电池的使用寿命。能
够实现此类功能对电池系统进行可靠管理的设备就称为电池管理系统。电池管理系统是电池包内必不可少的部件。为了满足电池系统的设计性能以及相关标准和规范，电池管理系统由传感器、控制器、执行器、信号线等组成，一般具有如下功能：：1）电池参