基于变分数阶指标的锂离子动力电池性能综合评价方法研究

发布时间：2021-06-29 03:30

　　随着环境污染与全球能源短缺问题的日益加剧,新能源汽车作为破解僵局的金钥匙已经成为全球汽车工业发展的方向,在国家相关政策的支持下,我国电动汽车行业迎来了重大发展机遇。作为电动汽车的动力之源,动力电池是其不可或缺的核心部件,且电池性能直接影响整车的动力性能与安全性能。但是目前应用于电池管理系统（Battery Management System,BMS）中的评价指标大多只能片面反映电池某一方面的性能,缺乏能够对电池性能进行综合评价的方法。特别是目前应用最广泛的锂离子动力电池,是一个典型的非线性时变系统,各个参数量与状态量的变化尺度不同且高度耦合,使得对电池综合性能的在线评价愈发困难。为此,本文借助分数阶数据与机理建模及其实现技术工具,对锂离子动力电池性能综合评价方法展开研究,具体工作如下:首先,从锂离子动力电池内部电化学反应机理出发,利用动力电池标准特性测试研究电池充放电特性;同时引入分数阶元件（瓦尔堡阻抗与常相位元件）,并结合电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS）技术对锂离子动力电池内部具有分数阶动力学特性的电化学反应进行分析... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１憐截铁裡动力电池内部结构示意图??，

由电荷转移电阻尺与常??相位元件（Ｃｏｎｓｔａｎｔ?Ｐｈａｓｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ，ＣＰＳ＇）的并联环节描述；??３）高频尾巴：由电感器件造成，如集流体和测试电缆。??ｈｉｇｈ－?ｍｉｄ－?ｌｏｗ－??ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ??！?ｉ?？??！?！?？??？??ｉ?？?？??！?Ｓ?？??Ｓ＇?！?？？？？？？？？？？？？丨？？’??，０?ｊｆ?：???？?！?ｉ??？?！??？?ｉ?ｉ??图２．２锂离子动力电池ＥＩＳ的Ｎｙｑｕｉｓｔ图??在等效电路中引入了分数阶元件＾与Ｃ７见能够更准确地描述电池内部动力??学行为。在锂离子动力电池中，描述锂离子扩散行为的Ｆ—般认为其分数阶阶次??为０．５，即图２．２中低频斜线的角度为４５°。??２．４．２常相位元件??由于电极表面的多孔性，其双电层特性偏离了理想电容器，不能用纯电容来??描述，故而引入分数阶元件Ｃ／见更加准确地描述电极的双电层特性［５４１。??Ｃ／Ｗ又被称为分数阶电容，其阻抗表达式为［５５Ｈ５９］：??（２－１２）??Ｃａ?０＾）??其中，ｙ表示虚数，出为频率，《为分数阶阶次又被称为ｃｐ五指数，ｃ？为??ＣＰ五系数。Ｚｔｖ＾有固定相角ａ；ｒ／２，且当《＝１时相角为；ｒ／２，?Ｃ／玉表示为纯电容。??在分数阶等效电路中用＆?／／ＣＰ五取代了整数阶等效电路中的圪／／Ｃ，其阻??１５??

ａａｃｌａＺｌｍ＝?ＲｌＣａｃｏａ?ｓｉｎｅ?＿?（２－１６）??ｍ?１?＋?２ＲｃｌＣａ（〇ａ?ｃｏｓ?９?＋?（Ｒｃ，Ｃａｏｆ?）??根据式（２－１５）与式（２－１６），?ＺＲ。与４可以写作圆标准方程的形式：??ＺＲｅ－＾ｌ?４－ｆｚｉｍ?＋?＾Ｃ〇—１?（２－１７）??ｌ，?Ｒｅ?２?Ｊ?Ｖ?＾?２?Ｊ?Ｕｓｉｎ＾Ｊ??由式（２－１７）可以看出，／／ＣＰＥ环节ＥＩＳ的Ｎｙｑｕｉｓｔ图是由一段圆弧组成，??如图２．３所示。??


本文编号：3255633