电动汽车用锂离子电池健康特征参数提取方法研究

发布时间：2017-08-20 11:26

  本文关键词：电动汽车用锂离子电池健康特征参数提取方法研究

  更多相关文章： 锂离子电池 老化机理 特征参数提取 非线性最小二乘法

【摘要】：电动汽车产业的高速发展有效地缓解了环境污染及能源压力,同时也产生了一系列的社会问题。电动汽车用锂离子从电动汽车退役之后的出路是目前亟待解决的问题,梯次利用是降低电池全生命周期成本,提升退役电池可利用价值的有效手段。梯次利用的关键技术是退役动力电池健康特征参数的提取方法以及再成组的聚类方法。本文通过对动力电池在老化过程中,关键特征参数提取方法的研究,为梯次利用后期的聚类成组提供参数依据。单体动力电池低倍率恒流充放电时的端电压由正、负极开路电势以及过电势构成,在假定过电势恒定的前提下,得到电池端电压与正、负极开路电势之间的关系,以此为基础,利用非线性最小二乘法提取到电池特征参数并进行实验验证。在动态工况情况下,通过扩展卡尔曼滤波递推计算得到电池近似的开路电压,再通过正负极电势等效电路模型及非线性最小二乘法实现对正负极电势模型中涉及的负极特征参数进行提取,之后进行实验验证。在此基础上,提取不同工况下的特征参数,得到各特征参数在动力电池老化过程中的变化趋势,通过分析动力电池老化过程中各个特征参数的性能特点以及温度、充放电倍率对参数的影响,以此分析电池材料退化机理、退化状态等详细信息,以此作为动力电池梯次利用的理论基础。基于上述针对电池单体进行的研究,在电动汽车动态工况中,通过不同工况实验找到可靠的SOC变化区间以及容量变化量来提取动力电池的总容量。进一步研究可以提取到特征参数的电压区间,作为电池组中电池单体特征参数提取的基础。分别对串联电池组进行充满成组方式及放空成组方式的实验,进行特征参数提取,分析成组方式对参数提取的影响以及特征参数提取的条件。最后通过哈尔滨公交车运行数据对本方法进行验证。从验证结果可以看出,该方法具有较好的估计精度。
【关键词】：锂离子电池 老化机理 特征参数提取 非线性最小二乘法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 锂离子电池等效模型研究现状10-12
• 1.2.2 锂离子电池参数提取方法研究现状12-13
• 1.2.3 锂离子电池老化机理分析研究现状13-14
• 1.3 课题研究的主要内容14-17
• 第2章 锂离子电池数学模型及健康特征参数提取17-35
• 2.1 引言17
• 2.2 锂离子电池结构原理及性能17-19
• 2.3 单体锂离子电池等效模型及健康特征参数提取19-34
• 2.3.1 低倍率健康特征参数提取19-25
• 2.3.2 动态放电工况健康特征参数提取25-29
• 2.3.3 实验仿真验证29-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 锂离子电池特征参数与老化机制35-48
• 3.1 引言35
• 3.2 锂离子电池老化实验方案35-38
• 3.3 锂离子电池老化机制38-40
• 3.4 锂离子电池实验数据处理分析40-47
• 3.4.1 电池老化过程特征参数变化规律40-42
• 3.4.2 倍率对特征参数性能影响42-45
• 3.4.3 温度对特征参数性能影响45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 电池组中电池单体特征参数提取方法48-64
• 4.1 引言48
• 4.2 电池组充放电特性48-49
• 4.3 电池组内电池单体特征参数提取49-59
• 4.3.1 低倍率充电工况电池单体容量特征参数提取49-52
• 4.3.2 低倍率充电工况电池单体电极特征参数提取52-53
• 4.3.3 动态放电工况电池单体容量特征参数提取53-56
• 4.3.4 动态放电工况电池单体电极特征参数提取56-59
• 4.4 电池组成组方式对参数提取的影响59-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 电池组中电池单体特征参数提取方法验证64-68
• 5.1 引言64
• 5.2 电池组实验方案及验证64-67
• 5.3 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75

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本文编号：706364