鋰離子動力電池以其較高的比能量和比功率成為當今電動汽車的理想動力源,然而其復雜的工作特性和對使用工況的敏感特性使得電動汽車的充電性能很大程度上受到充電方法和充電環(huán)境的影響。在電動汽車充電過程中,由于電池充電性能的限制,充電時間、充電效率以及充電容量等充電需求相互矛盾,無法同時達到最優(yōu)。因此,為了提升電池的綜合充電性能表現(xiàn),需要根據(jù)具體的充電需求來調(diào)整充電策略。同時,電池充電特性對環(huán)境溫度變化較為敏感,特別是在低溫環(huán)境下,電化學反應速率降低、參與反應的鋰離子數(shù)量減少,造成充電內(nèi)阻增加,充電容量減少,甚至會產(chǎn)生鋰枝晶,造成內(nèi)部短路,威脅電動汽車使用安全。而我國北方地區(qū)冬季環(huán)境溫度低、持續(xù)時間長,電動汽車充電困難,嚴重阻礙了電動汽車的普及推廣。因此,探索研究充電特性科學問題,突破并系統(tǒng)掌握充電優(yōu)化控制關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)充電綜合性能優(yōu)化與低溫適應性能提升,是解決我國電動汽車普及與推廣難題的重要技術(shù)路徑。針對目前電動汽車充電綜合能效低、環(huán)境適應性以及安全性差等技術(shù)難題,本文重點研究鋰離子動力電池在不同充電方式和環(huán)境溫度下的充電時間、充電內(nèi)阻以及充電容量的物理表現(xiàn)和演變規(guī)律等充電特性科學問題,攻克鋰離...

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 與本課題相關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 鋰離子電池充電策略研究現(xiàn)狀
        1.2.2 鋰離子電池低溫充電研究現(xiàn)狀
    1.3 本領(lǐng)域存在的科學問題
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 鋰離子動力電池充電外部特性研究
    2.1 引言
    2.2 鋰離子電池測試系統(tǒng)
    2.3 鋰離子電池充電特性實驗
        2.3.1 充電參數(shù)實驗
        2.3.2 環(huán)境溫度實驗
        2.3.3 內(nèi)阻測試實驗
        2.3.4 低溫充電循環(huán)壽命試驗
    2.4 鋰離子電池充電特性分析
        2.4.1 充電時間特性
        2.4.2 充電內(nèi)阻特性
        2.4.3 充電容量特性
        2.4.4 低溫壽命特性
    2.5 本章小結(jié)
第3章 鋰離子動力電池充電內(nèi)部過程研究
    3.1 引言
    3.2 鋰離子電池電化學-熱耦合模型
        3.2.1 鋰離子電池電化學模型
        3.2.2 鋰離子電池熱模型
        3.2.3 鋰離子電池熱電耦合模型
    3.3 充電工況下的內(nèi)部過程仿真
    3.4 仿真結(jié)果與分析
        3.4.1 固相鋰離子濃度分布
        3.4.2 液相鋰離子濃度分布
        3.4.3 負極固、液相電勢差
        3.4.4 充放電循環(huán)容量損失
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于改進遲滯電壓模型的鋰離子電池等效電路建模
    4.1 引言
    4.2 基于RDPM算法的遲滯電壓建模
        4.2.1 Preisach算法基本原理
        4.2.2 基于RDPM算法的遲滯電壓建模
        4.2.3 基于Everett方程的開路電壓快速計算方法
    4.3 基于改進遲滯電壓模型的等效電路型建立
    4.4 仿真與實驗
        4.4.1 遲滯電壓曲線測試
        4.4.2 Preisach分布函數(shù)辨識
        4.4.3 遞歸Preisach算法有效性驗證
        4.4.4 改進算法的穩(wěn)健性分析
        4.4.5 不同算法遲滯電壓建模結(jié)果對比
        4.4.6 基于改進遲滯電壓模型的等效電路建模實驗驗證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 鋰離子動力電池多目標優(yōu)化充電策略研究
    5.1 引言
    5.2 多目標優(yōu)化問題基本理論
        5.2.1 多目標優(yōu)化模型
        5.2.2 適應度函數(shù)選擇
        5.2.3 最優(yōu)單體選擇
    5.3 基于MOPSO算法的多目標充電策略優(yōu)化
        5.3.1 多目標粒子群優(yōu)化算法
        5.3.2 多階段充電策略建模
        5.3.3 目標函數(shù)構(gòu)建
        5.3.4 約束條件確定
        5.3.5 參數(shù)選擇
        5.3.6 算法實現(xiàn)
        5.3.7 最優(yōu)解判定
    5.4 仿真與實驗
        5.4.1 充電階段數(shù)量影響分析
        5.4.2 充電截止電壓影響分析
        5.4.3 權(quán)重系數(shù)影響分析
        5.4.4 實驗驗證及對比分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 鋰離子動力電池低溫充電控制策略研究
    6.1 引言
    6.2 低溫充電控制策略研究
        6.2.1 低溫加熱數(shù)學模型
        6.2.2 充電-加熱聯(lián)合控制方案
        6.2.3 基于自適應模糊控制的充電-加熱聯(lián)合控制策略開發(fā)
    6.3 低溫充電-加熱聯(lián)合控制系統(tǒng)搭建
        6.3.1 充電-加熱系統(tǒng)硬件設(shè)計
        6.3.2 充電-加熱系統(tǒng)軟件設(shè)計
    6.4 仿真與實驗
        6.4.1 環(huán)境溫度對低溫充電影響
        6.4.2 系統(tǒng)功率對低溫充電影響
        6.4.3 電池保溫對低溫充電影響
        6.4.4 實驗驗證及對比分析
    6.5 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及研究工作
參考文獻
致謝



本文編號：3887365