基于系统复杂性分析的锂电池组状态估计与安全管理

发布时间：2021-02-22 08:37

　　近年来,能源危机和环境污染的影响已经引起了全社会的广泛关注。以钾离子电池组成的动力电池系统具有比能量高、充放电循环寿命长、单体自放电低和零污染等特性而被广泛的用于能量储存的各个领域。然而,由于动力电池系统是一个典型的复杂系统,采用一般的非线性分析方法很难满足实际的应用需求。为此,本文依托系统复杂性的分析方法,开展动力电池系统复杂性分析与建模、电池组状态估计以及安全管理的研究,建立动力电池系统建模、状态估计以及安全管理的分析体系,为动力电池系统的安全、高效管理提供借鉴。主要研究工作及其创新点如下:（1）针对动力电池系统模型创建问题,从动力电池系统电化学反应机理、过程特征以及属性特征的角度实现动力电池系统复杂性的准确描述,并采用了基于系统复杂性的分析方法,建立了一套复杂系统行为描述与模型创建、模型简化与有效性和可信性的分析体系,为动力电池系统的行为描述与过程分析提供理论基础。（2）将系统复杂性的分析方法应用于动力电池系统的建模中,通过分析电池不一致性对电池行为描述的影响,建立了能够表征电池动力系统过程特性的电池模型。进一步,为了消除测量噪声和观测噪声对电池组SOC估计的影响和提高电池模型的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２本论文的整体框架??（１）动力电池系统复杂性分析与研宄方法

学反应来工作。锂离子电池通常是由可脱嵌锂离子的复合材料构成的正极和负??极、可溶解锂化合物材料的电解质以及高强度聚烯烃材料组成的电池隔膜组成如??图２．１所示。组成电池的正极材料通常由有磷酸铁锂（ＬｉＦｅＰ〇４）、三元材料??（ＬｉＣＮｉｍＣｏｗＭｍ／ＯＣｈ）等。负极材料主要有石墨、钛酸锂（ＬＵＴｂＯｕ）等。在??充电过程中，锂离子从正极材料中脱嵌出来，在电解液中通过隔膜向负极迁移，??最后嵌入负极材料，此时，负极处于富锂态，同一时间电子的补偿电荷会从外电??１１??

０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００?３５０??时间（ｓ）??图２．２常温下不同放电倍率对电池端电压曲线的影响??４．２?１?？?１?？?｜?＂?■???２５．Ｃ?１Ｃ｜??４?一２５．Ｃ１Ｃ．??＼—４５．Ｃ?１Ｃ??３－８＇??．?￡３－６?＇?．??Ｓ３．４?＇＇?■??辑３．２?，一＿?＼?■??，：＾Ｈ?］：??０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００?３５０??时间（ｓ）??图２．３相同放电倍率不同温度对电池端电压曲线的影响??电池的端电压与动力电池系统工作温度和充放电倍率密切相关，如图２．２和??图２．３所示。图２．２和图２．３所示的实验结果表明电池的端电压具有高度的非线??性。由图２．２所示，在室温条件下，电池的放电倍率越大，电池端电压的变化幅??度越大。由图２．３所示的相同倍率下的电池放电特性可以发现，不同的电池工作??温度将会对电池端电压特性造成极大的影响。因此，低温条件下电池端电压的变??化经常被用来衡量电池的低温性能。??１３??

【参考文献】：
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本文编号：3045727