锂离子电池交流内部加热装置研究

发布时间：2022-10-29 22:49

　　锂离子电池由于具有高能量密度、长寿命等优点被广泛使用在电动车当中。然而在低温环境下锂离子电池性能会发生严重退化。因此,在低温环境下使用锂离子电池必须先对电池进行加热。与外部加热策略相比,内部加热更加灵活,具有更高的加热均匀度以及加热效率。然而,现有的交流内部加热装置一般为体积大、成本高的双极电源,降低了低温加热的工程应用性。针对上述问题,本文进行了交流内部加热装置的设计。提出并设计了两种不借助外部电源的加热拓扑,基于两种加热拓扑提出了基于最佳频率的交流内部加热策略。具体研究工作如下:首先,采用电力电子拓扑替代双极电源,提出了两种不借助外部电源的交流内部加热拓扑。对这两种加热拓扑进行了模态分析,并推导了两种加热拓扑的输出电流峰值以及电流频率。其次,为了得到实验电池的阻抗特性,使用温度耦合PNGV模型对实验电池进行建模。获取实验电池开路电势特性,并对其进行了温度修正,使用函数对开路电势曲线进行拟合。进而,通过参数辨识的方式得到了不同温度、不同SOC下实验电池的阻抗特性。接下来,结合以上两部分内容,进行了锂离子电池交流内部加热装置的设计。分别推导了基于两种加热拓扑的最佳加热电流频率,进而提出... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 锂离子电池加热策略研究现状
        1.2.1 锂离子电池外部加热策略
        1.2.2 锂离子电池内部加热策略
    1.3 锂离子电池加热装置研究现状
    1.4 国内外研究现状总结
    1.5 课题主要研究内容
第2章 锂离子电池交流内部加热拓扑
    2.1 引言
    2.2 全周期Buck-Boost相互加热拓扑
        2.2.1 全周期Buck-Boost相互加热拓扑的提出
        2.2.2 全周期Buck-Boost相互加热拓扑模态分析
    2.3 LC全桥谐振式自加热拓扑
        2.3.1 LC全桥谐振式自加热拓扑的提出
        2.3.2 LC全桥谐振式自加热拓扑模态分析
    2.4 本章小结
第3章 锂离子电池建模及其参数辨识
    3.1 引言
    3.2 温度耦合PNGV等效电路模型
    3.3 温度耦合PNGV等效电路模型开路电势曲线获取
        3.3.1 开路电势曲线获取与温度修正
        3.3.2 开路电势曲线拟合
    3.4 温度耦合PNGV模型参数获取
        3.4.1 温度耦合PNGV模型参数辨识算法
        3.4.2 温度耦合PNGV模型参数辨识工况
        3.4.3 温度耦合PNGV模型参数辨识结果
    3.5 本章小结
第4章 锂离子电池交流内部加热装置设计
    4.1 引言
    4.2 基于最佳频率的交流内部加热策略
        4.2.1 交流内部加热电流最佳频率
        4.2.2 基于全周期Buck-Boost相互加热拓扑的最佳加热频率确定
        4.2.3 基于LC全桥谐振式自加热拓扑的最佳加热频率确定
        4.2.4 基于最佳加热频率的锂离子电池加热策略
    4.3 锂离子电池交流内部加热拓扑设计
        4.3.1 加热拓扑参数指标设计
        4.3.2 加热拓扑硬件电路设计
    4.4 本章小结
第5章 锂离子电池交流内部加热装置有效性验证
    5.1 引言
    5.2 锂离子电池交流内部加热拓扑电气有效性验证
        5.2.1 全周期Buck-Boost相互加热拓扑电气有效性验证
        5.2.2 LC全桥谐振式自加热拓扑电气有效性验证
    5.3 锂离子电池交流内部加热拓扑加热有效性验证
        5.3.1 全周期Buck-Boost相互加热拓扑加热有效性验证
        5.3.2 锂离子电池热阻模型提出及验证
        5.3.3 LC全桥谐振式自加热拓扑加热有效性验证
    5.4 基于最佳频率的锂离子电池加热策略有效性验证
        5.4.1 基于全周期Buck-Boost相互加热拓扑加热策略有效性验证
        5.4.2 基于LC全桥谐振式自加热拓扑加热策略有效性验证
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进PNGV模型的动力锂电池快速充电优化[J]. 邓磊,王立欣,葛腾飞,张立强,吕超.  电源学报. 2014(04)
[2]串联电池组有源均衡拓扑结构综述[J]. 陈洋,刘晓芳,杨世彦,邹继明.  电源学报. 2013(05)

硕士论文
[1]车载动力锂离子电池交流内部加热策略研究[D]. 宋彦孔.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于双AEKF算法的锂离子电池全寿命SOC估计算法研究[D]. 张禄禄.哈尔滨工业大学 2019



本文编号：3698564