本文關(guān)鍵詞：鋰離子動(dòng)力電池電化學(xué)建模與仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：動(dòng)力電池的性能對(duì)電動(dòng)汽車的整車動(dòng)力性、續(xù)駛里程和安全性能有重大的影響,而電池的荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)估計(jì)的準(zhǔn)確性、循環(huán)壽命預(yù)測(cè)的精度、安全穩(wěn)定的運(yùn)行都與動(dòng)力電池的模型精度密切相關(guān),因此,建立精確的電池模型對(duì)電池的研究具有重要意義。對(duì)于電池內(nèi)部反應(yīng)機(jī)理的分析,建立電池的仿真模型可以降低實(shí)驗(yàn)中電池能量的損耗;對(duì)于控制需求和均衡策略的制定,建立電池仿真模型可以極大地縮短設(shè)計(jì)周期、降低使用成本;對(duì)于電池的熱管理系統(tǒng),建立精確的電池仿真模型可以分析電池內(nèi)部的溫度分布和變化規(guī)律,防止電池出現(xiàn)熱濫用現(xiàn)象;對(duì)于電池的均衡管理系統(tǒng),建立精確的電池仿真模型可以準(zhǔn)確地估計(jì)電池的均衡變量,如端電壓、荷電狀態(tài)等,有利于電池合理、高效地使用。因此,精確的模型對(duì)電池的性能分析和管理是非常必要的。本文圍繞鋰離子動(dòng)力電池的電化學(xué)機(jī)理建模及仿真研究做了以下幾方面的工作:首先,介紹了鋰離子動(dòng)力電池電化學(xué)建模的背景及其研究意義,根據(jù)國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn),總結(jié)了鋰離子動(dòng)力電池建模的研究現(xiàn)狀,并闡述了國(guó)內(nèi)外電化學(xué)模型化簡(jiǎn)、參數(shù)辨識(shí)的研究現(xiàn)狀。然后,介紹了鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理,基于多孔電極理論和濃溶液理論,根據(jù)Fick擴(kuò)散定律和Butler-Volmer動(dòng)力學(xué)方程等建立了鋰離子電池單粒子模型,采用三參數(shù)拋物線方法將鋰離子電池單粒子模型中表示電池內(nèi)部鋰離子擴(kuò)散過(guò)程的偏微分方程簡(jiǎn)化為常微分方程組和代數(shù)方程,得到化簡(jiǎn)的鋰離子電池的單粒子模型。其次,以A123磷酸鐵鋰電池為研究對(duì)象,基于正極開(kāi)路電壓經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式,結(jié)合實(shí)驗(yàn)端電壓數(shù)據(jù)和單粒子模型端電壓數(shù)據(jù),擬合得到電池正極開(kāi)路電壓表達(dá)式。由于單粒子模型內(nèi)的部分參數(shù)隨著電池的使用發(fā)生變化且不能直接獲得或測(cè)得,因此,采用菌群覓食優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行了辨識(shí)。這部分參數(shù)包括正極和負(fù)極活性區(qū)域的表面積、正極和負(fù)極的固相鋰離子擴(kuò)散系數(shù)及正極和負(fù)極的反應(yīng)速率常數(shù)。最后,在Matlab/Simulink中搭建了鋰離子電池單粒子模型,將擬合得到的正極開(kāi)路電壓表達(dá)式、負(fù)極開(kāi)路電壓經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式、辨識(shí)得到的參數(shù)值和參考文獻(xiàn)中獲得的參數(shù)值帶入到單粒子模型中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。分別在恒流放電工況、變電流工況,NEDC工況下得到單粒子模型的端電壓數(shù)據(jù),與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的鋰離子電池端電壓比較,進(jìn)而驗(yàn)證了單粒子模型的精度,并對(duì)端電壓誤差進(jìn)行了分析。對(duì)比了鋰離子電池等效電路模型、電極平均模型和單粒子模型的精度,并基于單粒子模型,分析了鋰離子電池的放電特性。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 單粒子模型 三參數(shù)拋物線方法 菌群覓食優(yōu)化算法 模型驗(yàn)證
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 鋰離子電池建模方法研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.2 電池電化學(xué)模型簡(jiǎn)化方法研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 電化學(xué)模型參數(shù)辨識(shí)方法研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 鋰離子電池電化學(xué)模型及其化簡(jiǎn)20-30
• 2.1 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.1 鋰離子電池的電極20-21
• 2.1.2 鋰離子電池的電解液21
• 2.1.3 鋰離子電池的隔膜21
• 2.2 鋰離子電池工作原理21-22
• 2.3 鋰離子電池重要參數(shù)22-24
• 2.3.1 電壓22
• 2.3.2 容量22-23
• 2.3.3 內(nèi)阻23
• 2.3.4 荷電狀態(tài)23
• 2.3.5 溫度23-24
• 2.4 鋰離子電池單粒子模型24-27
• 2.5 鋰離子電池單粒子模型化簡(jiǎn)27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 鋰離子電池單粒子模型參數(shù)辨識(shí)30-44
• 3.1 擬合單粒子模型中開(kāi)路電壓表達(dá)式31-33
• 3.2 菌群覓食優(yōu)化算法33-37
• 3.2.1 菌群覓食優(yōu)化算法改進(jìn)35-36
• 3.2.2 菌群覓食優(yōu)化算法參數(shù)選取36-37
• 3.3 菌群覓食優(yōu)化算法辨識(shí)參數(shù)的步驟37-39
• 3.4 參數(shù)辨識(shí)結(jié)果39-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 鋰離子電池單粒子模型仿真44-53
• 4.1 單粒子模型精度驗(yàn)證45-49
• 4.1.1 恒流放電工況45-46
• 4.1.2 變電流工況46-47
• 4.1.3 NEDC工況47-49
• 4.2 電池模型精度對(duì)比49-50
• 4.3 基于單粒子模型分析電池放電特性50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第5章 總結(jié)與展望53-55
• 5.1 全文總結(jié)53
• 5.2 研究展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-61
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果61-62
• 致謝62

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1 張錫珍;董保國(guó);;八極形變的殼效應(yīng)[J];中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào);1992年00期

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1 殷明月;鋰離子動(dòng)力電池電化學(xué)建模與仿真研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 張金瑤;磁粒子成像信號(hào)分析與系統(tǒng)研制[D];西安電子科技大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：鋰離子動(dòng)力電池電化學(xué)建模與仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：316017