發(fā)布時間：2020-03-23 09:13

【摘要】：隨著鋰離子電池的應(yīng)用日益廣泛,在很多場合,鋰離子電池作為系統(tǒng)的能量供給,是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。因此,針對電池進行在線監(jiān)測,準確估計電池性能與健康狀態(tài)十分重要。本課題實現(xiàn)了電化學(xué)阻抗譜的時域測量,建立了鋰離子電池等效電路阻抗模型,采用電化學(xué)阻抗譜這一有效工具對鋰離子電池的健康狀態(tài)估計進行了研究,具體工作如下:首先,研究了基于快速傅里葉變換的阻抗譜時域測量方法并應(yīng)用于電池阻抗譜的快速測量。采用疊加正弦波電流作為激勵信號輸入到被測電池,采集電池響應(yīng)信號,通過快速傅里葉變換進行數(shù)據(jù)處理得到阻抗譜。相比傳統(tǒng)的阻抗譜掃頻測量方法,該測量方法在保證一定精確度的前提下大幅度減少了測量所需的時間,且具有設(shè)備簡單廉價的優(yōu)點。其次,結(jié)合電化學(xué)原理,建立了鋰離子電池的一種等效電路阻抗模型。通過對電極模型進行簡化,在簡化電極單粒子模型的基礎(chǔ)上,考慮電池內(nèi)部的法拉第過程、雙電層效應(yīng)與SEI膜等電化學(xué)過程,推導(dǎo)得到正負極的等效電路阻抗模型,進而得到全電池的等效電路阻抗模型。采用遺傳算法對該模型進行了參數(shù)辨識,并與電化學(xué)研究中最常用的Randles等效電路模型進行了比較,證明該模型具有較高的精度。最后,設(shè)計電池老化試驗,選取模型參數(shù)作為健康特征參數(shù),實現(xiàn)電池健康狀態(tài)的估計。設(shè)計兩種不同倍率下的老化試驗,測量老化過程中電池的阻抗譜與容量,獲取模型參數(shù)集。分析模型參數(shù)的敏感度以及與老化過程的相關(guān)性,從中選取5個參數(shù)作為老化過程中的健康特征參數(shù)。通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立電池健康特征參數(shù)與電池容量之間的關(guān)系,實現(xiàn)了電池容量估計。進一步采用5個健康特征參數(shù)雷達圖圍成的面積對電池健康狀態(tài)進行定義,從內(nèi)部反應(yīng)過程的角度對電池的健康狀態(tài)做了綜合評價。本課題從電化學(xué)阻抗譜的時域測量出發(fā),完成了從等效電路模型建立到電池老化試驗、健康特征參數(shù)提取等一系列流程,最終實現(xiàn)了以阻抗譜為工具的電池健康狀態(tài)估計,具有實際工程應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM912

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2596516