1、目的及意义

1.1.选题背景及意义

随着全球范围可再生能源的开发和应用，推动汽车电动化对于减少我国对传统能源的依赖、实现技术创新、自主品牌的实质性突破具有重大战略意义。电动汽车可以提高能源效率，降低对环境的污染，具有很大的经济和战略意义。动力电池作为电动汽车核心部件，也是发展电动汽车的技术瓶颈。蓄电池技术的研究成为电动汽车领域研究的核心之一，动力电池要求：高的功率密度、体积比能量、质量比能量；工作温度范围要宽；电池能够深度放电而不影响其寿命；安全可靠；寿命长；价格低等。常用的电动汽车动力电池有铅蓄电池、镍氢电池和锂离子电池，锂离子电池由于工作电压高、比能量高、循环寿命长、自放电率低、无记忆性、对环境无污染等优点，使得锂离子电池已成为主要的动力电池。

长的使用寿命是动力电池的基本要求，电池退化和寿命预测也是一直以来研究的热点，也是动力电池大量使用在电动汽车必须攻克的技术难题。引发电池组容量衰退问题的主要因素有内阻不匹配和放电行为等，并联连接电池内部电阻的不匹配可导致更多的电阻电池在放电周期结束时获得更高的电流，如果电池不是用来处理这种异常高电流的话，这会导致电池过早老化；不同性能的电池以不同方式连接的电池组会有不同的性能和寿命。因此，对动力电池组的放电行为的研究是具有巨大意义的。

1.2.研究的目的

本文旨在运用matlab/simulink搭建单体电池仿真模型和并联电池组等效电路拓扑结构搭建并联电池组仿真模型，研究并联电池组充放电特性，优化并联电池组性能和寿命。

1.3.国内外的研究现状分析

等效电路模型使用恒压源、电阻、电容等电路元件组成电路网络来模拟电池的动态特性。等效电路模型对于电池的各种工作状态有较好的适用性，而且可以推导出模型的状态空间方程，便于分析和应用，因此，等效电路模型广泛用于各种类型的电动车辆建模仿真以及电池管理系统中。其中典型应用的等效电流模型 有Rint模型、Thevenin模型和PNGV模型，Rint模型是由理想电压源和内阻串联构成，理想电压源描述电池的开路电压，其中电池内阻、开路电压是荷电状态和温度的函数；Thevenin模型考虑了电池容性和阻性的特点，模型用理想电压 源描述电池的开路电压，欧姆内阻表征电池欧姆特性，极化电容与极化电阻并联描述电池极化电压特性；PNGV模型在Thevenin模型的基础上增加了一个电容来 描述负载电流的时间累计产生的开路电压的变化。应用多元线性回归 方法辨识了Rint模型、Thevenin模型以及PNGV模型等的模型参数，建立各种等效电路仿真模型并进行了对比分析，其中Thevenin模型和PNGV模型广泛应用到电动汽车电池仿真领域。

北京交通大学的陈大分等人设计了电池分布参数等效电路模型，研究对象设定为动力锰酸锂电池，使用分布参数等效电路模型对电池恒流充、放电以及DST工况下的电压响应进行了仿真，从仿真和实际电压响应对比中可以看出分布参数等效电路模型能准确地模拟电池的特性分布参数等效电路模型的建立为从电池外特性分析电池内部情况提供了有效的方法。

洪剑锋等人根据建立了一种模拟充放电过程的新型锂电池模型，该模型具有快慢电容回路模拟功能，相关仿真结果表明新型锂电池模型能够准确地反映电池充电、放电特性以及荷电状态的相关动态变化。

Fouchard和Taylor研究了MOLICEL电池串联和并联放电行为。他们认为，在电池组的体积限制下，当电池串联连接时，可以实现更好的性能和更便宜的价格。但是，如果需要大的放电电流密度或更长的放电时间，电池可以更好地并联连接。 Schiffer等人研究了卫星上的并联电池组，并开发了一个软件程序来模拟在一个或多个电池性能不佳时对系统的影响。Ban等人曾经提出，在放电过程开始时电池组的瞬时尖锐电压降会使整流器出现故障，甚至会在极端情况下停止整个电池组的功能。该团队还表示，当电池并联连接时，不仅电池组的寿命可能会延长，而且电压降更平滑可提高相邻电子元件的效率。

通常在并联电池组中，选择具有类似参数（类型，电阻和容量）的电池。对改进并联连接的不同类型电池的期望特性进行了研究。 Gan和Takeuchi 将一个具有高放电能力的电池与并联的大容量电池连接起来;他们发现该连接具有比任何单个电池更好的放电性能和更好的放电效率。

Djordjevic和Karanovic设计了一种模拟单个电池放电行为的算法，称为计算放电曲线算法（CDCA）。仔细比较之后，CDCA对单个电池的模拟放电曲线与实际的实验结果非常接近。因此，当结合基于电化学和CDCA的两种模拟技术时，可以产生估计电池组的放电曲线而不是单个电池的新方法。然而，大多数研究集中在单个电池上，对多个电池尤其是锂离子电池的研究很少。

先通过查阅相关文献资料了解锂离子电池的组成、结构和工作原理，掌握电池等效电路的工作原理，掌握并联电池组二阶等效电路的构建方法并分析不一致电池内电流分布规律。然后查阅国内外相关文献资料并写好文献检索摘要，对文献资料进行理解消化加以总结，完成开题报告。还有就是按照导师的安排完成相应的研究任务。完成的主要任务及要求如下：

1了解电动汽车发展趋势及对动力电池的要求

2掌握锂离子电池的组成、结构和工作原理，掌握电池等效电路的工作原理

3掌握并联电池组二阶等效电路的构建方法

4分析不一致电池组内电流分布规律。

2.2.技术方案

1、通过查阅文献，总结国内外动力电池组的研究现状及对动力电池的基本要求，确定某种动力锂电池为研究对象，并对锂离子电池的组成、结构做简要的概述，学习电池等效电路模型的构建方法；

2、查阅文献资料并分析动力锂离子电池的工作原理和二阶等效电路原理，分析并联电池组内电流规律；

3、学习仿真软件Matlab/simulink，搭建单体电池等效电路模型，模拟并联电池组的充放电特性。