基于电化学阻抗谱的三元锂离子电池状态估计研究

发布时间：2023-11-11 14:49

　　近年来,全球汽车保有量增长迅速,但同时也对全球气候变化以及环境带来极大威胁。为此,世界各国政府纷纷开始研究燃油车禁售时间表,并大力开展电动汽车技术研究。不过电动汽车的普及仍受到电池技术的制约。目前,三元锂离子电池(NCA)由于具有比能量最高、成本低廉和循环性能好等优点,正逐渐成为汽车动力电池市场主流。然而,由于NCA电池发展较晚,目前对于其电池状态的估计研究还比较少。电池状态一般指电池健康状态(SOH)和电池荷电状态(SOC)。该两者的准确估计,对于三元锂离子电池的推广具有重要意义。在目前常用的电池状态估计方法中,通常不考虑电极反应动力学信息。然而锂离子电池在充放电时,发生在内部电极界面的电化学反应与SOH和SOC息息相关。所以,利用电极反应信息来估计电池状态是可行的。而电化学阻抗谱(EIS)法通过对电池阻抗的无损测量,就可以得到能揭示电极反应动力学信息的EIS曲线。通过研究EIS与电池状态之间的变化关系,就能够对SOH和SOC进行比较准确地估计。因此,EIS法可以作为电池状态估计的有效方法。本文基于EIS技术,对三元锂离子电池状态估计进行了研究,主要研究内容和结论如下:(1)进行电池...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 三元锂离子电池技术发展现状
        1.2.2 电池状态估计研究现状
    1.3 主要研究内容及技术路线
第2章 电池等效电路模型建立
    2.1 电化学阻抗谱理论
        2.1.1 阻纳概论
        2.1.2 电化学阻抗谱
    2.2 电化学阻抗谱数据测量过程
        2.2.1 测量对象和仪器
        2.2.2 EIS测量方法及测量步骤
        2.2.3 测量结果
    2.3 电池等效电路模型建立
        2.3.1 等效元件
        2.3.2 建立等效电路模型
        2.3.3 等效电路模型验证
    2.4 本章小结
第3章 三元锂离子电池SOH估计
    3.1 动力电池SOH定义及其估计方法
        3.1.1 电池SOH定义
        3.1.2 电池SOH估计方法概述
    3.2 EIS分析电池容量衰减的原理
        3.2.1 电池容量衰减影响因素
        3.2.2 电池容量衰减机理与EIS的关系
    3.3 电池循环老化数据测量过程及分析
        3.3.1 电池循环老化数据测量过程
        3.3.2 电池循环老化试验结果
        3.3.3 EIS模型参数随电池老化的变化分析
    3.4 基于EIS的电池SOH估计方法
        3.4.1 利用EIS阻抗幅值估计电池SOH
        3.4.2 估计函数效果验证
        3.4.3 估计函数优点分析
    3.5 本章小结
第4章 电池EIS参数随SOC变化规律分析
    4.1 动力电池SOC定义及其估计方法
        4.1.1 电池SOC定义
        4.1.2 电池SOC估计方法概述
    4.2 不同SOC下电池EIS曲线变化分析
    4.3 EIS模型参数与SOC关系分析
    4.4 EIS阻抗幅值与SOC关系分析
    4.5 本章小结
第5章 三元锂离子电池SOC估计
    5.1 电池模型分析及简化
        5.1.1 常用电池模型分析
        5.1.2 等效电路模型简化
    5.2 等效电路模型参数辨识
        5.2.1 电池OCV-SOC曲线测定
        5.2.2 欧姆电阻R_Ω辨识
        5.2.3 参数(RC)辨识
        5.2.4 电池简化模型仿真验证
    5.3 基于电池等效模型及EKF的SOC估计方法
        5.3.1 扩展卡尔曼滤波算法
        5.3.2 锂电池SOC估计
        5.3.3 估计结果验证
    5.4 锂电池与轮毂电机统一建模探讨
        5.4.1 分析系统动力学理论
        5.4.2 锂电池与轮毂电机统一建模
    5.5 本章小结
第6章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢



本文编号：3862755