太陽能、風(fēng)能等可再生清潔能源的規(guī)�；瘧�(yīng)用推動了能源轉(zhuǎn)換與存儲技術(shù)的發(fā)展。鋰離子電池因其優(yōu)良的性能成為電力儲能、電驅(qū)動載具、便攜式電子產(chǎn)品等應(yīng)用的主流電能存儲方案。隨應(yīng)用的推廣,鋰離子電池的安全性及可靠性問題日益凸。在此背景下,深入研究電池系統(tǒng)的建模和在線狀態(tài)估計技術(shù)方法,對有效管理電池系統(tǒng),保障電池安全、可靠、高效益運行具有重要意義。本文基于鋰離子電池基礎(chǔ)理論,結(jié)合分數(shù)階微積分(FOC)理論、群體智能優(yōu)化理論、滑�？刂�(SMC)技術(shù)和觀測器設(shè)計理論,圍繞鋰離子電池系統(tǒng)的建模辨識和狀態(tài)估計問題展開研究,主要研究工作如下:針對鋰離子電池非線性系統(tǒng)的建模問題,在基礎(chǔ)P2D電化學(xué)模型中考慮雙電層電容及溫度對模型參數(shù)的影響,構(gòu)建了鋰離子電池模擬系統(tǒng),模擬電池充放電測試,并分析其電化學(xué)阻抗特性�；诖�,采用描述復(fù)雜系統(tǒng)能力較強的FOC在時域建立了電池分數(shù)階等效電路模型:考慮電池受不同條件因素的影響,提出了變參數(shù)分數(shù)階RC等效電路模型(Wi-FORCECM),該模型對典型條件情形利用了對應(yīng)的子模型建模描述,而子模型采用了不確定項綜合刻畫參數(shù)不確定、建模誤差及擾動的影響,使模型與電池實際應(yīng)用情形的變化...

【文章頁數(shù)】：266 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展
        1.2.1 鋰離子電池系統(tǒng)建模研究現(xiàn)狀及發(fā)展
            1.2.1.1 電化學(xué)模型
            1.2.1.2 等效電路模型
            1.2.1.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動模型
        1.2.2 分數(shù)階系統(tǒng)與鋰離子電池模型辨識研究現(xiàn)狀及發(fā)展
            1.2.2.1 分數(shù)階系統(tǒng)參數(shù)估計
            1.2.2.2 鋰離子電池系統(tǒng)參數(shù)估計
        1.2.3 群體智能優(yōu)化方法研究現(xiàn)狀及發(fā)展
        1.2.4 分數(shù)階系統(tǒng)與鋰離子電池狀態(tài)估計研究現(xiàn)狀及發(fā)展
            1.2.4.1 分數(shù)階系統(tǒng)狀態(tài)估計
            1.2.4.2 鋰離子電池系統(tǒng)狀態(tài)估計
    1.3 論文的研究目標(biāo)和內(nèi)容
        1.3.1 論文研究目標(biāo)
        1.3.2 論文研究內(nèi)容
    1.4 論文的章節(jié)安排
第二章 鋰離子電池非線性系統(tǒng)分數(shù)階建模
    2.1 引言
    2.2 鋰離子電池電化學(xué)模型和阻抗特性
        2.2.1 鋰離子電池準(zhǔn)二維電化學(xué)模型
            2.2.1.1 基礎(chǔ)模型
            2.2.1.2 含雙電層電容的電化學(xué)模型
            2.2.1.3 溫度依賴的模型參數(shù)
        2.2.2 Li BAT-P2Dsys電池模擬系統(tǒng)
        2.2.3 鋰離子電池電化學(xué)阻抗譜
    2.3 鋰離子電池分數(shù)階微積分模型構(gòu)建
        2.3.1 鋰離子電池變參數(shù)分數(shù)階RC等效電路模型
        2.3.2 鋰離子電池雙分數(shù)階環(huán)等效電路模型
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于IGAL-ABC的分數(shù)階非線性系統(tǒng)及鋰離子電池參數(shù)估計
    3.1 引言
    3.2 問題描述
    3.3 IGAL-ABC智能優(yōu)化方法
        3.3.1 IGAL-ABC基本原理
            3.3.1.1 增強的蜜蜂搜索
            3.3.1.2 IGAL-ABC智能優(yōu)化方法實現(xiàn)步驟
        3.3.2 IGAL-ABC智能優(yōu)化方法實驗分析
    3.4 基于IGAL-ABC的分數(shù)階非線性系統(tǒng)和鋰離子電池參數(shù)估計
        3.4.1 基于IGAL-ABC的分數(shù)階非線性系統(tǒng)及電池參數(shù)估計方法
        3.4.2 基于IGAL-ABC的分數(shù)階非線性系統(tǒng)參數(shù)估計仿真分析
        3.4.3 基于IGAL-ABC的電池分數(shù)階模型參數(shù)估計實驗分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于MNIIABC的分數(shù)階非線性時延系統(tǒng)與鋰離子電池模型辨識
    4.1 引言
    4.2 問題描述
    4.3 MNIIABC智能優(yōu)化方法
        4.3.1 MNIIABC基本原理
        4.3.2 MNIIABC收斂性分析
        4.3.3 MNIIABC智能優(yōu)化方法仿真分析
    4.4 基于MNIIABC的分數(shù)階非線性系統(tǒng)和鋰離子電池模型辨識
        4.4.1 基于MNIIABC的分數(shù)階非線性系統(tǒng)和電池模型辨識方法
        4.4.2 基于MNIIABC的分數(shù)階非線性系統(tǒng)辨識實驗分析
        4.4.3 基于MNIIABC的鋰離子電池模型辨識實驗分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于分數(shù)階滑模觀測器的分數(shù)階非線性系統(tǒng)狀態(tài)估計
    5.1 引言
    5.2 系統(tǒng)描述和基本定義及性質(zhì)
    5.3 分數(shù)階非線性系統(tǒng)狀態(tài)估計的FOSMO設(shè)計
        5.3.1 確定性分數(shù)階非線性系統(tǒng)FOSMO設(shè)計
        5.3.2 不確定性分數(shù)階非線性系統(tǒng)FOSMO設(shè)計
    5.4 仿真分析
        5.4.1 確定性分數(shù)階非線性系統(tǒng)的FOSMO實驗分析
        5.4.2 不確定性分數(shù)階非線性系統(tǒng)的FOSMO實驗分析
        5.4.3 分數(shù)階觀測器仿真對比
    5.5 本章小結(jié)
第六章 基于切換滑�？刂啤埐穹謹�(shù)階觀測器的鋰離子電池SOC估計
    6.1 引言
    6.2 模型和問題描述
    6.3 切換滑�？刂啤埐穹謹�(shù)階觀測器設(shè)計
    6.4 仿真實驗分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 基于自適應(yīng)滑模觀測器和分數(shù)階模型的鋰離子電池SOC估計
    7.1 引言
    7.2 自適應(yīng)滑模觀測器設(shè)計
        7.2.1 AdpSMO-FOECM設(shè)計
        7.2.2 LAdpSMO-FOECM設(shè)計
        7.2.3 RSW-AdpSMO-FOECM設(shè)計
    7.3 基于自適應(yīng)滑模觀測器的SOC狀態(tài)估計
    7.4 仿真實驗分析
    7.5 本章小結(jié)
第八章 基于TPS-FrCSMO和自適應(yīng)滑模觀測器的SOC與SOH聯(lián)合估計
    8.1 引言
    8.2 模型和問題描述
    8.3 基于兩階段切換分數(shù)階滑模觀測器的SOC估計
        8.3.1 兩階段切換分數(shù)階滑模觀測器設(shè)計
        8.3.2 基于TPS-FrCSMO的電池SOC估計方法
    8.4 基于TPS-FrCSMO和自適應(yīng)SMO的SOC與SOH聯(lián)合估計方法
    8.5 仿真實驗分析
        8.5.1 TPS-FrCSMO-FOECM仿真分析
        8.5.2 鋰離子電池SOH估計實驗分析
    8.6 本章小結(jié)
第九章 基于adpABC-PF方法的鋰離子電池RUL狀態(tài)估計
    9.1 引言
    9.2 模型和問題描述
    9.3 基于adpABC-PF的鋰離子電池RUL狀態(tài)估計
        9.3.1 貝葉斯估計與粒子濾波
        9.3.2 adpABC-PF濾波方法與電池RUL估計
    9.4 電池RUL估計實驗分析
    9.5 本章小結(jié)
第十章 總結(jié)與展望
    10.1 研究工作總結(jié)
        10.1.1 本文主要創(chuàng)新點
        10.1.2 研究工作和成果總結(jié)
    10.2 研究展望
致謝
參考文獻
附錄A
附錄B
附錄C
附錄D
附錄E
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果



本文編號：3937861