混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析

1、本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):(英文):姓名学号院（系）专业、年级指导教师混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析The Analysis of Hybrid vehiclenickel-hydrogen battery car电子工程系电子信息工程级湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由

2、本人承担。本科毕业论文（设计）作者签名：二年月日II毕业论文（设计）任务书课题名称：混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析学生姓名：系别：电子工程系专业：电子信息工程指导教师：湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词：关键词：混合动力镍锌电池仿真2、毕业论文（设计）内容要求：1. 引入本课题的理论意义和实际意义；2. 镍氢电池的工作原理及充放电特性；3. Matlab 7.0 软件介绍；4. 由 Matlab 7.0 进行镍氢动力电池充放电仿真分析；5. 综合论文内容，表述自己观点，做总结性陈述。A3、文献查阅指引 ：1 朱鹏 .单一压力容器镍氢电池的热模拟及其结构优化D. 上海交

3、通大学，2007.2 余成洲，赖为华 .镍氢电池的研究现状与发展方向J.新材料产业， 2006,6:26.3 张金柱 .混合动力汽车结构、原理与维修M. 北京 :化学工业出版社，2008: 12.4 沈全同，程夕明，孙逢春 .混合动力汽车的发展趋势 J. 农业装备与车辆工程， 2006.03.6 陈全世，齐占宁.燃料电池电动汽车的技术难关和发展前景J.汽车工程，2001, 23(6),362363.7 Cao Chunbin,Yu Xiumin The research on HEV Ni-M Hbattery discharge modelJ 20112nd International Co

4、rnference on Mechanic Automation and Control Engineering,MACE 2011 IEEE8 Fang qing, Effect of Nano-conductive agenl on the nickel electrode s High temperature/high powerJ Journal of Journal of rare metals V ol.33 .Tun 2009.9Wang fang,Cheng shi, Sun wenpeng, Wu feng, Qiu xinping, Electrochemical Prop

5、eries on Ni-MH battery charge and discharge J Modern chemical Industry V ol. 26 July,2006.4、毕业论文（设计）进度安排：第一阶段：（1） 2012.11.30-2012.12.31毕业论文选题及开题第二阶段：（1） 2013.1.1-2013.3.30毕业论文写作（2） 2013.4.1-2013.4.10交初稿给导师（3） 2013.4.11-2013.4.30修改初稿，再修改第二稿第三阶段 : （1） 2013.5.1-2013.5.8定稿，交论文（一式两份）及电子文档给系办（2） 2013.5.18

6、-2013.5.20毕业论文答辩教研室意见：负责人签名：注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。B湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析作者姓名杨武迪所属系、专业、年级电子工程系电子信息工程 专业 2009 年级指导教师姓名、职称贾竹君预计字数10000开题日期2013.3.25选题的根据： 1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解1）说明本选题的理论、实际意义目前人类对石油的需求量越来越大，汽车尾气造成的环境质量越来越差，导致替代燃料汽车、纯电

7、动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车都得到了研究与发展。混合动力汽车在一辆汽车上同时配备了电力驱动系和辅助动力单元。与纯电动汽车和燃料电池电动汽车相比，混合动力汽车不论在动力性能、续驶里程，还是在使用方便性上都具有明显的优势，是当今最具有实际开发意义的低排放和低油耗汽车，有着巨大的商业价值和广阔的市场前景。而研究镍氢电池就更有实际意义。2）国内外的研究动态日本、美国等发达国家己有较高的MH-Ni 电池的生产技术水平和较大的产业规模。其中日本镍氢电池的生产技术最高，产业化发展最快。我国镍氢电池性能和制造水平与世界先进水平尚有明显差距，主要表现在相同规格型号的电池容量低、充电尤其是大电流充电后期电池

8、的内压和温度偏高、电池性能的均一性差(主要指容量和内阻)、循环寿命较低等方面。随着市场的需求，新型绿色环保型镍氢电池正朝着高容量、小型化、高功率方向发展。镍氢电池产业将成为 21 世纪能源领域的重大产业之一。主要内容：(1) 引入本课题的理论意义和实际意义；(2) 镍氢电池的工作原理及充放电特性；(3) Matlab 7.0软件介绍；(4) 由 Matlab 7.0 进行镍氢动力电池充放电仿真分析；(5) 综合论文内容，表述自己观点，做总结性陈述。C研究方法：主要采用理论分析与理论推导的方法，大量查阅相关专业文献，在指导老师的具体指导下，进行仿真和分析，撰写论文，按时完成课题中所提出各项研究内

9、容，及时提交毕业论文。完成期限和采取的主要措施：完成期限：第一阶段：2012.11.30-12.31毕业论文选题及开题第二阶段： 2013.1.1-2013.3.30毕业论文写作第三阶段 : 2013.5.18-2013.5.20毕业论文答辩主要措施：通过查询电子资料，各种图文资料，以及老师的修改意见、指导意见来完成论文主要参考资料：1 朱鹏 .单一压力容器镍氢电池的热模拟及其结构优化D. 上海交通大学，2007.2 余成洲，赖为华 .镍氢电池的研究现状与发展方向J.新材料产业， 2006,6:26.3 张金柱 .混合动力汽车结构、原理与维修M. 北京 :化学工业出版社，2008: 12.4

10、沈全同，程夕明，孙逢春 .混合动力汽车的发展趋势 J. 农业装备与车辆工程， 2006.03.6 陈全世，齐占宁.燃料电池电动汽车的技术难关和发展前景J. 汽车工程， 2001, 23(6),362363.7 Cao Chunbin,Yu Xiumin The research on HEV Ni-M Hbattery discharge modelJ 2011 2ndInternational Cornference on Mechanic Automation and Control Engineering,MACE 2011 IEEE指导教师意见：指导教师签名：教研室意见：签名：年月日D

11、开题报告会纪要时间2012年12月25日地点三教 517 教室与姓 名职务（职称）姓名职务（职称）姓 名职务（职称）会宫彦军教授陈爱武讲师人包本刚副教授何红松讲师员贾竹君副教授游珍珍讲师会议记录摘要：1)为什么要选这个课题？（包本刚老师）答：镍氢动力电池是混合动力汽车首选电池种类之一，与铅酸电池和锅镍电池相比，具有无污染、密闭结构、免维护、循环使用周期长、寿命长以及更加适合快速充电的特点。但也存在荷电保持能力差、有一定的记忆效果的缺点， 尤其是构成负极的金属氢化物， 造价成本偏高也是一项主要缺点。2)简述下镍氢动力电池的工作原理？（陈爱武老师）答： 镍氢动力电池正极采用氢氧化镍，活性物质在充电

12、时为羟基氧化镍。负极的金属氢化物在充放电过程中能够进行可逆的析氢和吸氢反应。电池的电解液主要由氢氧化钾构成，大部分被吸收在隔膜和电极里，因此镍氢动力电池被设计成“贫液”状态。3)你准备用什么软件仿真？（何红松老师）答： Matlab 7.0软件会议主持人：记录人：年月日指系导部小组意意见见负责人签名：负责人签名：年月日年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份E湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析题目学生姓名杨武迪学号200906002225系别电子工程专业电子信息工程指导教师贾竹君检查日期2013年 4

13、月 8日指导教师检查情况记载及修改意见：你的论文最大的不足就是没做仿真，请修改第三章。其余是小问题：1. 开题报告中的选题根据，请一定要填上国内外研究动态和自己的见解；2. 绪论是概述你选本课题的意义、 国内外研究动态、 自己的见解， 以及你对本课题所做的工作或写作的程序；3. 图要自己画；4. 有些意思不清楚，或字体不统一，看我用红字标识的，修改这些内容。5. 格式也要再参考群共享里的范文。6. 英文摘要和题目英文要自己翻译；7. 参考文献中要两篇英文。签名： _注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。F湖南科技学院毕业设计（

14、论文）指导过程记录表毕业论文 ( 设计 ) 题目混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析学生姓名杨武迪学号200906002225专业班级电子信息工程0902指导教师贾竹君职称副教授系（教研室）电子工程系指指导内容记录 (一)选题、确定课题，提供参考文献等资料，交待注意事项。导学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日指导内容下任务书，指导、检查开题报告书。记录 (二)过学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日指导、检查开题报告书，并布置近期寒假中的工作。程指导内容记录（三 )学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日记指导内容记录 (四)检查寒假中论文准备的情况，并解决其遇到的疑问，布置下

15、一阶段工作。录学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日G指指导内容记录 (五)导指导内容记录 (六)过程指导内容记录 (七)记指导内容记录(八)指导如何撰写论文、组织材料。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日进行中期检查，检查论文撰写情况。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日检查论文整体情况，定稿打印。学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日确定答辩时间，交待答辩工作及注意事项。录答辩小组组长意见学生签名：20年月日指导教师签名：20年月日组长(签名)：20年月日注：本表与毕业论文一起装订存档。H论文题目作者姓名指导教师姓名、职称中文摘要关键词（ 3-5 个）英文摘要湖

16、南科技学院本科毕业论文（设计）评审表混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析杨武迪所属系、专业、年级电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级定稿贾竹君 副教授字 数100002013.5.8日期日益严重的环境污染和能源短缺问题促使世界各国加快了对汽车减排降污的研究。而电动汽车作为最为环保的车型之一， 却由于其使用的电池存在能量比较低、寿命短以及价格高等因素而失去了实用性。混合动力汽车作为一种折中解决方案很好地解决了车辆的燃油经济性和排放性能，并逐渐成为了 21 世纪汽车工业发展的重点。动力电池作为混合动力汽车的核心部件之一，其作用是巨大的。本文经综合分析，比较各种动力电池的性能，可以得出，高功

17、率镍氢电池在混合动力汽车领域相对其它电池来讲具有非常大的应用优势。本论文旨在通过对混合动力汽车电池组的实验，运用建立的相应数学模型，对混合动力汽车动力电池性能进行分析，总结规律，为混合动力汽车能量源的匹配提供参考，最终为混合动力汽车的能量存储系统乃至整车的产品研发提供更加有效的技术支持。混合动力镍氢电池仿真Increasingly serious environmental pollution and energy shortage problems, bringing the countries around the world to speed up the research on veh

18、icle emissions pollution reduction. As one of the most eco-friendly vehicles , electric cars has lost the practical due to the battery power is low and the battery life is short ,as well as the high price ,andso on. Hybrid electric cars as a compromise solution to solve the vehicle s fuel economy an

19、d emission performance, gradually became the focus of the development of automobileindustryin the 21st century. Power battery as one of the core component of a hybridelectric car, whose function is enormous. In this paper, we compare all kinds of powerbatteryperformance, and by comprehensive analysi

20、s, we can reach a conclusion:highpower Ni-MH batteries show better advantage than others of applications,in the field ofhybrid electric vehicle. This paper aims to analysis thepower battery s performanceofhybridelectric vehicle and summarize its regularity, bythetest of hybridcarbatteries,and the us

21、e of established correspondingmathematicalmodel. Providingareference for the match of the hybrid energy source; Finally,the result can also offermore effective technical support for the system of hybrid energy storage and the vehicleproducts research.关键词HybridNi-MH batterySimulation(3-5 个 )A指导教师评定成绩

22、评审评审要素评审内涵基元目的明确选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的符合要求选题目的。质量理论意义或符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进实际价值25%行研究，具有一定的实际价值。选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。查阅文献能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的资料能力有关研究状况及成果。综合运用能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整能力知识能力理和运用；能对其科学论点进行论证。研究方案的整体思路清晰；研究方案合理可行。水平设计能力40%研究方法和手

23、能运用本学科常规研究方法及相关研究手段 （如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信段的运用能力息。外文应用能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外能力文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。文题相符较好地完成论文选题的目的要求。论文写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。质量写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量35%和单位、各种资料引用规范化、符合标准。论文篇幅10000 字左右。实评总分成绩等级指导教师评审意见：指导教师满分实评分1010510105105515105指导教师签名：说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五

24、个等级，实评总分 90 100 分记为优秀， 80 89 分记为良好， 7079 分记为中等， 60 69 分记为及格， 60 分以下记为不及格。B评阅教师评定成绩评审评审要素评审内涵基元目的明确选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的符合要求选题目的。质量理论意义或符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进实际价值25%行研究，具有一定的实际价值。选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。查阅文献能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的资料能力有关研究状况及成果。综合运用能

25、运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整能力知识能力理和运用；能对其科学论点进行论证。研究方案的整体思路清晰；研究方案合理可行。水平设计能力40%研究方法和能运用本学科常规研究方法及相关研究手段 （如计算机、手段的运用实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信能力息。外文应用能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外能力文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。文题相符较好地完成论文选题的目的要求。论文写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。质量写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量35%和单位、各种资料引用规范化、符合标准。论文篇幅10000

26、 字左右。实评总分成绩等级评阅教师评审意见：评阅教师满分实评分1010510105105515105评阅教师签名：说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90 100 分记为优秀， 80 89 分记为良好，7079 分记为中等，60 69 分记为及格， 60 分以下记为不及格。C湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目混合动力汽车车用镍氢动力电池的分析作者姓名杨武迪所属系、专业、年级电子工程系电子信息工程 专业 2009 年级指导教师贾竹君 副教授姓名、职称答辩会纪 要时间地点答姓 名职务（职称）姓名职务（职称）姓名职务（职称）辩宫彦军副教授陈爱武讲师小包本

27、刚副教授何红松讲师组贾竹君副教授游珍珍硕士成员答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记录人：年月日D评语：答辩小组意见评定等级：评语：系学位委员会意见论文（设计）最终评定等级：负责人（签名） ：评语：校学位委员会意评定等级：见负责人（签名） ：年月日系部（公章）年月日负责人（签名） ：年月日E目录绪论 .11 混合动力车用动力电池概况 .31.1混合动力车用动力电池的应用与产业化现状 .31.2 MH-Ni 电池的发展现状 .42 镍氢电池的工作原理及荷电状态的影响因素 .52. 1镍氢电池的构造 .52.2镍氢电池的基本工作原理 .62.3影响镍氢电池荷电状态的主要因素 .7

28、2.3.1镍氢电池的放电电流 .82.3.2镍氢电池的放电终止电压 .82.4.3镍氢电池电解液温度 .92.4.4镍氢电池自放电特性 .92.4.5镍氢蓄电池的恢复效应的影响 .102.4.6镍氢电池组的不均衡性的影响 .103 Matlab 7.0软件介绍 .114 镍氢电池放电特性仿真分析 .134.1镍氢动力电池的工作原理以及电流模型 .134.2仿真数据与测量数据的对比分析 .134.3本章小结 .17结论 .18参考文献 .19致 谢.20I插图索引2.162.272.3(25 )82.4 QNY6. 5IC (6. 5A)92.594.1144.2144.3154.416II混合

29、动力汽车车用镍氢动力电池的分析摘要日益严重的环境污染和能源短缺问题促使世界各国加快了对汽车减排降污的研究。而电动汽车作为最为环保的车型之一， 却由于其使用的电池存在能量比较低、寿命短以及价格高等因素而失去了实用性。 混合动力汽车作为一种折中解决方案很好地解决了车辆的燃油经济性和排放性能，并逐渐成为了 21 世纪汽车工业发展的重点。动力电池作为混合动力汽车的核心部件之一， 其作用是巨大的。本文经综合分析， 比较各种动力电池的性能， 可以得出， 高功率镍氢电池在混合动力汽车领域相对其它电池来讲具有非常大的应用优势。 本论文旨在通过对混合动力汽车电池组的实验， 运用建立的相应数学模型， 对混合动力汽

30、车动力电池性能进行分析， 总结规律，为混合动力汽车能量源的匹配提供参考， 最终为混合动力汽车的能量存储系统乃至整车的产品研发提供更加有效的技术支持。【关键词】混合动力镍氢电池仿真IIIThe Analysis of Hybrid vehicle nickel-hydrogen battery carAbstractIncreasingly serious environmental pollution and energy shortage problems, bringing the countries around the world to speed up the research on

31、 vehicle emissions pollution reduction. As one of the most eco-friendly vehicles , electric cars has lost the practical due to the battery power is low and the battery life is short ,as well as thehigh price ,and so on. Hybrid electric cars as a compromise solution to solve the vehicle s fuel econom

32、y and emission performance, gradually became the focus of the development of automobile industry in the 21st century. Power battery as one of the core component of a hybrid electric car, whose function is enormous. In this paper, we compare all kinds of power battery performance, and by comprehensiv

33、e analysis, we can reach a conclusion :high power Ni-MH batteries show better advantage than others of applications,in the field of hybrid electric vehicle. This paper aims toanalysis the power battery s performance of hybrid electric vehicle and summarizeits regularity, by the test of hybrid car ba

34、tteries ,and the use of established corresponding mathematical model. Providing a reference for the match of the hybrid energy source; Finally ,the result can also offer more effective technical support for the system ofhybrid energy storage and thevehicle products research.【 Key word】HybridNi-MH ba

35、tterySimulationIV绪论回眸 20 世纪，汽车在社会进步和经济发展中扮演着重要的角色。汽车工业的迅速发展，推动了机械、能源、橡胶、钢铁等支柱产业的发展。舒适便捷的汽车，改变了我们的生活理念， 成为了我们理想的代步工具。 但汽车在服务于我们的同时，也为我们带来了环境污染、能源短缺等严重问题。首先是能源短缺问题。目前，汽车消耗的能源几乎完全依赖于石油的制成品，全球汽车保有量的逐年上涨使能源问题逐渐成为制约汽车可持续发展的重要因素。根据目前己探明的世界石油总储量估计，全世界的石油资源仅能供人类充分使用 40 年左右。在我国，石油短缺的形势则更为严峻，自1993 年开始，我国己成为石油净

36、进口国，而且进口数量在逐年增加， 对国际市场原油依存度与口俱增。过分依赖进口将严重危及国家的能源安全， 而汽车进入千家万户无疑会加速这一趋势。据统计， 2000 年我国机动车所消耗的石油为 6560 万吨，约占全国石油消费的三分之一，到 2010 年和 2020 年，我国机动车的燃油需求将分别达到 1.38亿吨和 2.56 亿吨，占到当年全国石油总需求的 43%和 57%。有限的石油资源逐步成为我国汽车工业可持续发展的瓶颈，甚至进一步影响到国民经济的整体发展。同时，汽车的排放污染也不容忽视。而 CO2则是引起地球变暖的罪魁祸首。 1为了可持续发展，各国政府纷纷采取措施寻找替代能源解决环境问题和

37、能源问题，以电动汽车、混合动力汽车为代表的新能源汽车是解决这一问题的主要途径。世界各国都投入了大量资金开发电动汽车， 日本、美国等汽车强国己经开发出一些商品化的电动汽车产品。我国科技部在“十五” ，期间的国家“ 863”，计划中，特别设立了电动汽车重大专项， 其中混合动力专项是重要的一块。 选择新一代电动汽车技术作为我国汽车科技创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构联合攻关。 而其任务之一便是开发混合动力汽车车用电池及关键材料，其中镍氢动力电池（ Ni-MH Batteries）及其关键材料处于非常重要的地位。2混合动力汽车 (Hybrid Electric Vehicle，简称 HEV

38、)在一辆汽车上同时配备了电力驱动系统 (Traction Motor)和辅助动力单元 (Auxiliary Power Unit,APU)，目前 HEV所用的原动机一般为汽油机、 柴油机和燃气轮机和与其相匹配的电动机。与纯电动汽车和燃料电池电动汽车相比， HEV不论在动力性能、续驶里程，还是在使用方便性上都具有明显的优势， 是当今最具有实际开发意义的低排放和低油耗汽车，有着巨大的商业价值和广阔的市场前景。动力电池作为 HEV的主要储能元件， 是 HEV的关键部件，其性能好坏直接影响到 HEV的性能。随着 HEV发展，动力电池的研发速度也得到了空前提高。镍氢电池 (MH-Ni) 是继镍镉电池（ Cd-Ni 电池）之后的新一代高能二次电池，由于它1具