本文關鍵詞：鋰離子動力電池老化特性研究與循環(huán)壽命預測

  更多相關文章： 鋰離子動力電池 老化特性 電池等效電路模型 壽命預測 神經(jīng)網(wǎng)絡算法 支持向量機算法

【摘要】：新能源汽車具有低排放、無污染的特點,而且能源可以重復利用,間接達到了節(jié)能減排的目的。動力電池是電動汽車動力系統(tǒng)的核心部分。鋰離子電池憑借自身的電壓水平高、循環(huán)性能優(yōu)良、無記憶效應、自放電率小、能量密度大等明顯優(yōu)勢,成為了動力電池相對來說較好的選擇。動力電池剩余壽命(Remaining Useful Life, RUL)是電池監(jiān)測與維護的關鍵,已成為電池技術的核心構成部分。準確估算電池RUL,對鋰離子電池組的剩余壽命做出預判,有利于提高電池使用效率,確保電池使用中的安全性和可靠性,提高整車的控制性能和準確續(xù)航。本文主要工作內(nèi)容有鋰離子電池循環(huán)壽命實驗與老化特性的分析,鋰離子電池等效電路模型的建立和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的循環(huán)壽命預測。具體如下：首先從鋰離子電池的工作原理和內(nèi)部電化學反應出發(fā),分析電池老化機制。搭建循環(huán)壽命實驗平臺,設計循環(huán)實驗并采集數(shù)據(jù),主要包括最大可用容量測試,不同倍率放電測試,復合脈沖HPPC測試,循環(huán)壽命測試。然后根據(jù)實驗重點分析了動力電池的老化特性：放電倍率,充放電效率,放電電壓,歐姆內(nèi)阻等各種因素,為選擇容量作為指標預測電池循環(huán)壽命奠定了基礎。其次,鋰離子電池等效電路模型的建立。在分析對比各種電池模型后選擇兼顧精度與計算速度的的二階RC模型作為主要研究對象,并選擇開路電壓函數(shù)進行擬合,解決了開路電壓和SOC之間的非線性對應關系。針對目前電路模型不能反映電池容量下降和參數(shù)隨電池老化而發(fā)生改變的問題,分別對電池不同的壽命狀態(tài)進行參數(shù)擬合,對比電池使用初期,中期,末期三個階段下的電池模型參數(shù),得出了電池參數(shù)變化的大致規(guī)律。最后,選擇了兩種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的壽命預測方法：神經(jīng)網(wǎng)絡法和支持向量機法分別預測電池壽命,并對比兩種方法的性能優(yōu)劣,最終確定支持向量機的方法精度較高,所需訓練樣本較少,克服了利用神經(jīng)網(wǎng)絡法估計電池壽命的不足之處。
【關鍵詞】：鋰離子動力電池 老化特性 電池等效電路模型 壽命預測 神經(jīng)網(wǎng)絡算法 支持向量機算法
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述12-17
• 1.2.1 鋰離子電池建模方法研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 動力電池狀態(tài)估計研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 壽命預測研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 鋰離子動力電池特性與衰減機理分析19-25
• 2.1 動力電池發(fā)展概況19-20
• 2.2 鋰離子動力電池材料結(jié)構20-21
• 2.3 鋰離子動力電池工作原理21-22
• 2.4 電池性能衰退機制分析22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第三章 鋰離子動力電池循環(huán)壽命實驗25-36
• 3.1 鋰離子電池實驗平臺的搭建25-26
• 3.2 鋰離子動力電池測試26-30
• 3.2.1 最大可用容量測試27
• 3.2.2 復合脈沖(HPPC)測試27-29
• 3.2.3 不同倍率放電測試29-30
• 3.2.4 壽命循環(huán)測試30
• 3.3 鋰離子電池實驗結(jié)果分析30-34
• 3.3.1 放電倍率對電池性能的影響30-31
• 3.3.2 電池老化對充放電的影響31-32
• 3.3.3 電池老化對放電電壓的影響32
• 3.3.4 電池老化對歐姆內(nèi)阻的影響32-34
• 3.3.5 電池老化對容量的影響34
• 3.4 本章小結(jié)34-36
• 第四章 鋰離子電池建模與驗證36-48
• 4.1 等效電路模型36-40
• 4.1.1 鋰離子電池等效電路模型分類36-38
• 4.1.2 鋰離子電池等效電路模型的改進38-40
• 4.2 鋰離子電池等效電路參數(shù)辨識40-47
• 4.2.1 開路電壓函數(shù)40-41
• 4.2.2 歐姆內(nèi)阻和極化部分參數(shù)辨識與驗證41-45
• 4.2.3 老化電池的參數(shù)辨識對比45-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的電池壽命預測48-67
• 5.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的電池壽命預測48-54
• 5.1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡原理48-50
• 5.1.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的電池壽命預測實驗50-51
• 5.1.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的電池壽命預測結(jié)果分析51-54
• 5.2 基于支持向量機的電池壽命預測54-65
• 5.2.1 支持向量機的最優(yōu)分類面54-56
• 5.2.2 廣義的最優(yōu)分類面56-57
• 5.2.3 支持向量機回歸問題57
• 5.2.4 核函數(shù)57-59
• 5.2.5 基于支持向量機的電池壽命預測實驗與分析59-65
• 5.3 本章小結(jié)65-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻69-74
• 致謝74-75
• 碩士期間發(fā)表的學術論文及參加的科研項目75-76
• 附件76

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1 劉昊;鄭利峰;鄧龍征;;鋰離子動力電池及其關鍵材料的研究和應用現(xiàn)狀[J];新材料產(chǎn)業(yè);2006年09期

2 劉亞飛;陳彥彬;白厚善;;鋰離子動力電池與相關材料最新進展[J];功能材料信息;2007年05期

3 張傳喜;;鋰離子動力電池安全性研究進展[J];船電技術;2009年04期

4 郎鵬;任劍;;發(fā)展我國鋰離子動力電池關鍵工藝設備思考[J];電子工業(yè)專用設備;2009年11期

5 張利波;馬潔;金偉;;鋰離子動力電池化成及使用中出現(xiàn)自燃的機理分析及其解決辦法[J];內(nèi)江科技;2010年10期

6 陳新傳;宋強;呂昊;;國內(nèi)外鋰離子動力電池發(fā)展概況及啟示[J];船電技術;2011年04期

7 徐順余;曹輝;;鋰離子動力電池受高溫影響的試驗分析[J];客車技術與研究;2011年04期

8 程建軍;;國內(nèi)鋰離子動力電池關鍵工藝裝備[J];科技傳播;2012年13期

9 朱厚軍;郎俊山;;水下裝備用鋰離子動力電池研究進展[J];船電技術;2012年S1期

10 王宏偉;劉軍;肖海清;王超;;國內(nèi)外鋰離子動力電池相關標準對比分析[J];電子元件與材料;2012年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王倩;唐致遠;陳玉紅;于非;;鋰離子動力電池的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀[A];第二十七屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2006年

2 黃學杰;;高功率鋰離子動力電池研究進展[A];2006中國動力電池高層論壇論文集[C];2006年

3 張利波;;大容量鋰離子動力電池技術與應用[A];第六屆河南省汽車工程科技學術研討會論文集[C];2009年

4 張翮輝;侯敏;趙文鵬;劉思;曹輝;;鋰離子動力電池熱仿真模型開發(fā)及應用[A];第30屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2013年

5 凌國維;唐致遠;;人工神經(jīng)網(wǎng)絡在鋰離子動力電池組中的應用[A];第十三次全國電化學會議論文摘要集（上集）[C];2005年

6 施孝承;王英;謝先宇;樊曉松;;鋰離子動力電池系統(tǒng)機械性能試驗安全研究[A];第30屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2013年

7 于力娜;王丹;張克金;趙中令;陳雷;刁洪軍;;鋰離子動力電池用Al_2O_3/PVDF-HFP隔膜的制備和性能研究[A];面向未來的汽車與交通——2013中國汽車工程學會年會論文集精選[C];2013年

8 覃迎峰;周震濤;;鋰離子動力電池過充行為的研究[A];電動車及新型電池學術交流會論文集[C];2003年

9 艾新平;楊漢西;曹余良;;鋰離子動力電池的安全性問題及解決方案探討[A];第30屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2013年

10 黃學杰;;鋰離子動力電池及其關鍵材料研究與開發(fā)[A];中國固態(tài)離子學暨電池材料青年學術論壇——論文摘要集[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉碧瑪;鋰離子動力電池：產(chǎn)業(yè)化路在何方？[N];科技日報;2005年

2 劉洪恩;“鋰離子動力電池”10月產(chǎn)業(yè)化[N];深圳商報;2005年

3 通訊員 袁鵬邋記者 喬地;洛陽鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)基地開建[N];科技日報;2008年

4 王景春;洛陽打造鋰離子動力電池基地[N];中國化工報;2008年

5 楊章鎖邋葉斌;新型鋰離子動力電池及新能源產(chǎn)業(yè)化項目落戶雄縣[N];中國特產(chǎn)報;2008年

6 武平樂;鋰離子動力電池生產(chǎn)線昨投產(chǎn)[N];洛陽日報;2008年

7 姚紅亮;洛陽市鋰離子動力電池生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];中國有色金屬報;2008年

8 記者 林若飛邋通訊員 章程;深圳雷天鋰電全球布局[N];深圳商報;2008年

9 記者 付強;遼源鋰離子動力電池項目一期建成投產(chǎn)[N];吉林日報;2008年

10 記者 李志民;我市鋰離子動力電池項目一期投產(chǎn)[N];遼源日報;2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 王焱;鋰離子動力電池正極材料LiFePO_4的改性及機理研究[D];電子科技大學;2015年

2 趙星;鋰離子動力電池電極材料失效分析及電極界面特性研究[D];中國礦業(yè)大學;2015年

3 云鳳玲;高比能量鋰離子動力電池熱性能及電化學-熱耦合行為的研究[D];北京有色金屬研究總院;2016年

4 歐陽劍;電動汽車用鋰離子動力電池SOC估算和SOF評估的研究[D];華南理工大學;2016年

5 郭永興;鋰離子動力電池制造關鍵技術基礎及其安全性研究[D];中南大學;2010年

6 靳尉仁;鋰離子動力電池性能及其仿真研究[D];北京有色金屬研究總院;2011年

7 劉云建;鋰離子動力電池的制作與性能研究[D];中南大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 衣思平;鋰離子動力電池新建項目風險管理與研究[D];山東大學;2012年

2 趙磊;錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰混合材料在鋰離子動力電池正極方面的應用研究[D];復旦大學;2014年

3 許建青;鋰離子動力電池熱狀態(tài)研究[D];浙江大學;2016年

4 吳彬;鋰離子動力電池熱設計方法研究[D];清華大學;2015年

5 何敏;錳酸鋰的摻雜改性及鋰離子動力電池的工藝設計[D];長沙礦冶研究院;2014年

6 胡三麗;電動車輛鋰離子動力電池的SOC預測方法研究[D];廣西科技大學;2015年

7 丁修乘;電動汽車鋰離子動力電池快速充電技術研究[D];廣西科技大學;2015年

8 孫培坤;電動汽車動力電池健康狀態(tài)估計方法研究[D];北京理工大學;2016年

9 吳樸恩;鋰離子動力電池熱特性建模與加熱方法研究[D];北京理工大學;2016年

10 李坤;鋰離子動力電池熱—電化學耦合特性分析及有限元模擬[D];北京理工大學;2016年

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