發(fā)布時(shí)間：2020-08-12 15:49

【摘要】：隨著能源危機(jī)的不斷加劇和城市大氣污染的日益嚴(yán)重,電動(dòng)汽車的發(fā)展受到我國高度重視,對(duì)電動(dòng)汽車的核心部件動(dòng)力電池的性能提出越來越高的要求。同時(shí),電動(dòng)汽車退役動(dòng)力電池的數(shù)量逐年指數(shù)級(jí)遞增,實(shí)現(xiàn)退役動(dòng)力電池規(guī)�；荽卫靡芽滩蝗菥�。動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(state of charge,SOC)精確實(shí)時(shí)在線估計(jì)是保證電動(dòng)汽車安全有效運(yùn)行以及實(shí)現(xiàn)電池梯次利用的關(guān)鍵技術(shù)。本文首先根據(jù)動(dòng)力電池發(fā)展現(xiàn)狀選取了磷酸鐵鋰電池為研究對(duì)象,介紹鋰電池工作原理并對(duì)電池的容量、內(nèi)阻以及電壓三個(gè)特性參數(shù)進(jìn)行分析,之后通過不同模型對(duì)比選取了精度最高的GNL電路等效模型,對(duì)老化電池工作特性反映更精確。并根據(jù)間歇恒流放電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)GNL電路等效模型相關(guān)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí),為電池荷電狀態(tài)估計(jì)提供模型基礎(chǔ)。為準(zhǔn)確估計(jì)電池荷電狀態(tài),對(duì)GNL等效電路模型的狀態(tài)空間方程利用矩陣二次型方法進(jìn)行離散化,采用將無跡卡爾曼濾波算法和雙擴(kuò)展卡爾曼濾波算法思想相結(jié)合的自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波算法,以無跡卡爾曼濾波器估算SOC同時(shí)利用另一個(gè)獨(dú)立的無跡卡爾曼濾波器估算模型參數(shù),彼此循環(huán)迭代更新,實(shí)現(xiàn)SOC的自適應(yīng)估計(jì)。在間歇恒流工況和變電流工況下以老化電池為實(shí)驗(yàn)對(duì)象對(duì)算法和模型進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證,結(jié)果表明GNL等效電路模型比二階RC等效模型能夠準(zhǔn)確模擬電池工作過程,滿足實(shí)際仿真精度需求;自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波算法與雙擴(kuò)展卡爾曼算法相比受初值影響較小,計(jì)算時(shí)間短,并且抗波動(dòng)能力強(qiáng),滿足了荷電狀態(tài)實(shí)時(shí)在線估計(jì)的實(shí)際需求。基于自主研發(fā)的ECVTS測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及對(duì)應(yīng)的BMS功能,使用Visual C#編程語言將本文所使用的自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波算法估計(jì)SOC編入在線監(jiān)測界面中,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池SOC的在線監(jiān)測。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM912;TN713;U469.72
【圖文】：

圖２－〗不同材料類型鋰離子電池性能指標(biāo)雷達(dá)圖逡逑２．３磷酸鐵鋰電池工作原理逡逑ＬｉＦｅＰ０４電池主要由正負(fù)電極、電解液和隔膜組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２－２所示。逡逑左側(cè)為橄欖石結(jié)構(gòu)的ＬｉＦｅＰ０４正極，右側(cè)為石墨負(fù)極，中間為聚合物隔膜，兩逡逑極間通過銅箔相連，內(nèi)部充滿電解質(zhì)，由金屬外殼密閉封裝。逡逑磷酸鐵鋰電池充放電并不是簡單的氧化還原反應(yīng)，而是鋰離子脫出和嵌入磷逡逑酸鐵鋰層狀網(wǎng)格的過程，電池充電時(shí)，鋰離子在電場力的作用下從陰極脫出，穿逡逑過隔膜嵌入負(fù)極，磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵［３｜｜；電池放電時(shí)，鋰離子從石墨晶體逡逑８逡逑

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑中脫離出來，穿過隔膜嵌回到磷酸鐵鋰晶體內(nèi)，整個(gè)充放電過程晶格結(jié)構(gòu)變化如逡逑圖２－３，鋰離子電池在電池的正負(fù)極中不斷嵌入脫出實(shí)現(xiàn)充放電，因此也被稱為逡逑“搖椅電池”（Ｒｏｃｋｉｎｇ邋Ｃｈａｉｒ邋Ｂａｔｔｅｒｙ，ＲＣＢ）。在a愃崽緋卣９ぷ魘�，锂离子辶x顯謖杭洳歡系厙度臚殉霾換崞蘋盜姿崽褪木褰峁�，故充分Z緹咤義嫌辛己玫目贍嫘院徒蝦玫陌踩裕郟常玻蕁ｅ義險(xiǎn)齷逡逑（鉭箔｝邋ｆＳ—逡逑ｉｌｌ－逡逑…曙麟ｊ７逡逑圖２－２邋ＬｉＦｅＰ０４電池的內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)＂３］逡逑ｕｒ？ｔ＾ｏ？邐ｒ？ｐ0？逡逑圖２－３邋ＬｉＦｅＰ０４電池充放電過程晶格結(jié)構(gòu)變化［１３１逡逑在放電過程中，磷酸鐵鋰電池的電化學(xué)反應(yīng)方程式（２－１）至（２－３）所示逡逑正極反應(yīng)方程式：逡逑ＬｉＦｅＰ０４邋Ｌｉ＾＿ｘＦｅＰ０４邋＋ｘＬｉ＋邋＋ｘｅ￣邐（邋？】）逡逑負(fù)極反應(yīng)方程式：逡逑ｘＬ

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑中脫離出來，穿過隔膜嵌回到磷酸鐵鋰晶體內(nèi)，整個(gè)充放電過程晶格結(jié)構(gòu)變化如逡逑圖２－３，鋰離子電池在電池的正負(fù)極中不斷嵌入脫出實(shí)現(xiàn)充放電，因此也被稱為逡逑“搖椅電池”（Ｒｏｃｋｉｎｇ邋Ｃｈａｉｒ邋Ｂａｔｔｅｒｙ，ＲＣＢ）。在a愃崽緋卣９ぷ魘�，锂离子辶x顯謖杭洳歡系厙度臚殉霾換崞蘋盜姿崽褪木褰峁�，故充分Z緹咤義嫌辛己玫目贍嫘院徒蝦玫陌踩裕郟常玻蕁ｅ義險(xiǎn)齷逡逑（鉭箔｝邋ｆＳ—逡逑ｉｌｌ－逡逑…曙麟ｊ７逡逑圖２－２邋ＬｉＦｅＰ０４電池的內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)＂３］逡逑ｕｒ？ｔ＾ｏ？邐ｒ？ｐ0？逡逑圖２－３邋ＬｉＦｅＰ０４電池充放電過程晶格結(jié)構(gòu)變化［１３１逡逑在放電過程中，磷酸鐵鋰電池的電化學(xué)反應(yīng)方程式（２－１）至（２－３）所示逡逑正極反應(yīng)方程式：逡逑ＬｉＦｅＰ０４邋Ｌｉ＾＿ｘＦｅＰ０４邋＋ｘＬｉ＋邋＋ｘｅ￣邐（邋？】）逡逑負(fù)極反應(yīng)方程式：逡逑ｘＬ

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本文編號(hào)：2790725