考虑温度和倍率特性的锂离子电池电化学建模及SOC估算研究

发布时间：2023-06-03 12:44

　　随着能源危机的爆发以及环境污染的加重,人们在不断推动工业化进程的同时也开始关注能源与环境问题,电动汽车因其绿色环保而得到大力发展。动力电池是电动汽车的动力源,是制约其发展的关键因素。与其他电池相比,车用锂离子动力电池因其工作电压高、比能量大、循环性能好、工作温度范围宽、安全无记忆效应等优点在电动汽车上得到广泛使用。在电池管理系统中,电池荷电状态的准确估计可以延长动力电池组的使用寿命,提高续航里程和为防止过充过放等安全性问题提供参考,电池荷电状态的估计又依赖于准确的电池模型建立。与等效电路模型相比,电化学模型可以描述锂离子电池内部的电化学反应过程,具有重要的物理意义,但是也更加复杂,不利于在线电池管理系统的应用。所以本文在准二维模型的基础上进行简化,建立了平均电极模型,并且基于所建模型结合扩展卡尔曼滤波算法进行电池SOC估算。首先介绍了准二维模型的电化学方程及其边界条件,在准二维模型的基础上提出两点合理假设即电解液锂离子浓度是恒定不变的和忽略固相锂离子浓度沿电极方向的扩散,并且对模型中的电化学方程求解,初步建立了平均电极电化学模型。采用多项式近似和三参数抛物线法对固相锂离子浓度方程进行简...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 电池模型研究现状
        1.2.2 电化学模型参数辨识研究现状
        1.2.3 电池SOC估算研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 锂离子电池电化学模型及其简化
    2.1 锂离子电池研究基础
        2.1.1 锂离子电池结构
        2.1.2 锂离子电池工作原理
        2.1.3 锂离子电池发展
    2.2 锂离子电池准二维模型
    2.3 锂离子电池平均电极模型建立
        2.3.1 固相电荷守恒方程简化
        2.3.2 固相锂离子扩散方程简化
        2.3.3 液相电势方程简化
        2.3.4 Butler-Volmer动力学方程简化
        2.3.5 模型端电压表达式
    2.4 本章小结
第三章 模型参数辨识
    3.1 电化学模型参数
    3.2 电池温升分析
    3.3 遗传算法参数辨识
    3.4 温度和电流影响的在线参数辨识
    3.5 参数灵敏度分析
    3.6 本章小结
第四章 模型仿真及实验验证
    4.1 实验设计
    4.2 参数辨识验证
    4.3 模型精度验证
        4.3.1 1C恒流脉冲放电工况
        4.3.2 4步脉冲充放电工况
        4.3.3 DST循环工况
    4.4 验证结果对比分析
    4.5 本章小结
第五章 基于简化平均电极模型的SOC估计
    5.1 电池SOC定义
    5.2 扩展卡尔曼滤波算法
        5.2.1 卡尔曼滤波理论
        5.2.2 扩展卡尔曼滤波算法
    5.3 基于扩展卡尔曼滤波的SOC估计
    5.4 SOC验证
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
硕士期间参与的科研项目和科研成果



本文编号：3829360