發(fā)布時(shí)間：2017-05-03 23:07

  本文關(guān)鍵詞：鋰電池交流小信號(hào)建模與應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰電池自問(wèn)世以來(lái),因其特有的比能量高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),逐漸取代其他類(lèi)型電池,被人們所青睞。新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,更是促進(jìn)了鋰電池在儲(chǔ)能系統(tǒng)與動(dòng)力系統(tǒng)方面的應(yīng)用。如何高效安全的管理電池,成為了人們不可回避的問(wèn)題,而鋰電池特有的非線性,更為電池系統(tǒng)的管理增大了難度。電池模型因其可以很好的表征電池的特性,被認(rèn)為是電池應(yīng)用、管理的基礎(chǔ)。鋰電池的模型有很多種,通常不同的模型適用于不同類(lèi)別的電池系統(tǒng)。傳統(tǒng)的建模方法,通常是先根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),選定電池模型類(lèi)別,再根據(jù)HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization)實(shí)驗(yàn)等對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行識(shí)別。此種方法,不但要事先選擇好適用于本電池的等效模型,更需要準(zhǔn)確的確定加載瞬間電池的電壓值等,這些都為參數(shù)識(shí)別增加了一定的困難。針對(duì)于此,本文采用了電化學(xué)分析中常用的交流阻抗譜法EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)用于電池交流小信號(hào)模型的構(gòu)建。此種方法是在待測(cè)電池系統(tǒng)兩側(cè)施加一個(gè)小振幅的交流擾動(dòng)信號(hào),然后根據(jù)其系統(tǒng)響應(yīng)的阻抗頻譜圖,進(jìn)行分析與建模。在模型參數(shù)識(shí)別方面,本文采用控制領(lǐng)域常用的Levy法對(duì)電池模型進(jìn)行參數(shù)識(shí)別。Levy法是在最小二乘法的基礎(chǔ)上,對(duì)于誤差準(zhǔn)則進(jìn)行加權(quán),從而將誤差準(zhǔn)則由一個(gè)非線性極小化問(wèn)題轉(zhuǎn)變成一個(gè)線性極小化問(wèn)題。通過(guò)對(duì)電池小信號(hào)模型各個(gè)參數(shù)的擬合分析發(fā)現(xiàn),電池在荷電狀態(tài)變化時(shí),其交流小信號(hào)模型參數(shù)基本不變的結(jié)論。在模型應(yīng)用方面,本文利用電池交流小信號(hào)模型及其參數(shù),對(duì)電池充電裝置的補(bǔ)償器進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì),用以確保該裝置具有更好的穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)特性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,由此設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有更好的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：鋰電池 電化學(xué)阻抗譜法 等效電路模型 Levy法參數(shù)識(shí)別
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 研究背景與意義8-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 電化學(xué)發(fā)展及現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 鋰電池阻抗研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 內(nèi)容安排12-13
• 第二章 鋰電池特性研究13-25
• 2.1 鋰電池的工作原理13-14
• 2.2 表征鋰電池的性能參數(shù)14-16
• 2.3 鋰電池常用模型16-21
• 2.3.1 電化學(xué)模型16
• 2.3.2 數(shù)學(xué)模型16-17
• 2.3.3 等效電路模型17-21
• 2.4 鋰電池內(nèi)阻的檢測(cè)方法21-22
• 2.4.1 直流法電池內(nèi)阻檢測(cè)21
• 2.4.2 交流法電池內(nèi)阻檢測(cè)21-22
• 2.5 鋰電池充電方式22-25
• 第三章 EIS與等效阻抗模型理論25-38
• 3.1 傳輸函數(shù)25-26
• 3.2 阻抗的基本條件26-27
• 3.3 等效元件27-28
• 3.3.1 等效電阻R27-28
• 3.3.2 等效電容C28
• 3.3.3 等效電感L28
• 3.4 復(fù)合元件及其電化學(xué)阻抗譜28-36
• 3.4.1 電阻R與電容C串聯(lián)而成的復(fù)合元件29-31
• 3.4.2 電阻R與電容C并聯(lián)而成的復(fù)合元件31-33
• 3.4.3 電阻R與電感L串聯(lián)而成的復(fù)合元件33-34
• 3.4.4 電阻R與電感L并聯(lián)而成的復(fù)合元件34-36
• 3.5 鋰電池基于電子運(yùn)動(dòng)理論的初步建模36-38
• 第四章 基于Levy法的電池模型參數(shù)識(shí)別38-57
• 4.1 電化學(xué)阻抗譜實(shí)驗(yàn)38-41
• 4.1.1 EIS實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)38-40
• 4.1.2 電化學(xué)阻抗譜實(shí)驗(yàn)及結(jié)果40-41
• 4.2 基于電化學(xué)阻抗譜建模41-43
• 4.3 基于Levy法的參數(shù)識(shí)別43-48
• 4.3.1 Levy法原理43-46
• 4.3.2 參數(shù)識(shí)別結(jié)果及驗(yàn)證46-48
• 4.4 模型參數(shù)分析48-57
• 4.4.1 不同荷電狀態(tài)下的模型參數(shù)分析48-50
• 4.4.2 不同放電倍率下的模型參數(shù)分析50-57
• 第五章 鋰電池交流小信號(hào)模型的應(yīng)用57-68
• 5.1 電池充電裝置的小信號(hào)建模57-62
• 5.2 補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)62-65
• 5.3 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果65-68
• 5.3.1 電池充電裝置仿真65-67
• 5.3.2 電池充電裝置實(shí)驗(yàn)67-68
• 第六章 結(jié)論與展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 在學(xué)期間的研究成果71-72
• 致謝72

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