【摘要】：隨著鋰離子電池的應(yīng)用日益廣泛,在很多場(chǎng)合,鋰離子電池作為系統(tǒng)的能量供給,是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。因此,針對(duì)電池進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),準(zhǔn)確估計(jì)電池性能與健康狀態(tài)十分重要。本課題實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)阻抗譜的時(shí)域測(cè)量,建立了鋰離子電池等效電路阻抗模型,采用電化學(xué)阻抗譜這一有效工具對(duì)鋰離子電池的健康狀態(tài)估計(jì)進(jìn)行了研究,具體工作如下:首先,研究了基于快速傅里葉變換的阻抗譜時(shí)域測(cè)量方法并應(yīng)用于電池阻抗譜的快速測(cè)量。采用疊加正弦波電流作為激勵(lì)信號(hào)輸入到被測(cè)電池,采集電池響應(yīng)信號(hào),通過(guò)快速傅里葉變換進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到阻抗譜。相比傳統(tǒng)的阻抗譜掃頻測(cè)量方法,該測(cè)量方法在保證一定精確度的前提下大幅度減少了測(cè)量所需的時(shí)間,且具有設(shè)備簡(jiǎn)單廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。其次,結(jié)合電化學(xué)原理,建立了鋰離子電池的一種等效電路阻抗模型。通過(guò)對(duì)電極模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,在簡(jiǎn)化電極單粒子模型的基礎(chǔ)上,考慮電池內(nèi)部的法拉第過(guò)程、雙電層效應(yīng)與SEI膜等電化學(xué)過(guò)程,推導(dǎo)得到正負(fù)極的等效電路阻抗模型,進(jìn)而得到全電池的等效電路阻抗模型。采用遺傳算法對(duì)該模型進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí),并與電化學(xué)研究中最常用的Randles等效電路模型進(jìn)行了比較,證明該模型具有較高的精度。最后,設(shè)計(jì)電池老化試驗(yàn),選取模型參數(shù)作為健康特征參數(shù),實(shí)現(xiàn)電池健康狀態(tài)的估計(jì)。設(shè)計(jì)兩種不同倍率下的老化試驗(yàn),測(cè)量老化過(guò)程中電池的阻抗譜與容量,獲取模型參數(shù)集。分析模型參數(shù)的敏感度以及與老化過(guò)程的相關(guān)性,從中選取5個(gè)參數(shù)作為老化過(guò)程中的健康特征參數(shù)。通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立電池健康特征參數(shù)與電池容量之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了電池容量估計(jì)。進(jìn)一步采用5個(gè)健康特征參數(shù)雷達(dá)圖圍成的面積對(duì)電池健康狀態(tài)進(jìn)行定義,從內(nèi)部反應(yīng)過(guò)程的角度對(duì)電池的健康狀態(tài)做了綜合評(píng)價(jià)。本課題從電化學(xué)阻抗譜的時(shí)域測(cè)量出發(fā),完成了從等效電路模型建立到電池老化試驗(yàn)、健康特征參數(shù)提取等一系列流程,最終實(shí)現(xiàn)了以阻抗譜為工具的電池健康狀態(tài)估計(jì),具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2596516