發(fā)布時(shí)間：2017-12-15 00:30

  本文關(guān)鍵詞：電動(dòng)車輛動(dòng)力電池充電特性與控制基礎(chǔ)問題研究

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【摘要】：鋰離子電池以其高的比能量和比功率成為當(dāng)今電動(dòng)汽車的理想動(dòng)力源,然而自身復(fù)雜的工作特性和對(duì)濫用工況的敏感性使得動(dòng)力電池性能未能得到合理地利用。本論文以典型商用鋰離子電池為研究對(duì)象,結(jié)合大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),采用宏觀-微觀-宏觀的分析路線來研究動(dòng)力電池的充放電工作特性,提高動(dòng)力電池系統(tǒng)的可靠性,進(jìn)而推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。具體的研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于動(dòng)力電池在不同應(yīng)力下的充放電測(cè)試實(shí)驗(yàn),得到動(dòng)力電池的極化電壓變化規(guī)律,結(jié)果表明在低溫和高倍率情況下,極化電壓出現(xiàn)明顯的極化累積現(xiàn)象;隨著溫度的變化,極化電壓的組成成分和數(shù)值大小都呈現(xiàn)出明顯的差異;通過具有不同頻率的電流進(jìn)行充電測(cè)試,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流頻率位于低阻抗區(qū)域時(shí),工作電壓變化平緩,溫升速率低,具有高倍率充放電的能力。(2)通過分析動(dòng)力電池的比熱容隨溫度的變化規(guī)律,得到充電過程中動(dòng)力電池內(nèi)部的生熱速率,結(jié)合電池的dQ/dV變化曲線,表明電池在不同SOC處,溫升速率與dQ/dV曲線變化一致。建立動(dòng)力電池的熱電耦合模型,從微觀角度分析鋰離子在不同模式下嵌入和遷出的動(dòng)力學(xué)過程,著重分析濃度梯度和溫度場(chǎng)的變化情況,實(shí)驗(yàn)表明:脈沖加載模式主要改變了液相的離子擴(kuò)散濃度,對(duì)固相濃度梯度的影響不太明顯;強(qiáng)制對(duì)流可以減小電池溫升,但是加大了電池內(nèi)外的溫差,加劇了內(nèi)外活性材料老化的不一致性。(3)以動(dòng)力電池單體的三電極充放電測(cè)試模型為研究對(duì)象,對(duì)不同充電倍率下電極電勢(shì)與工作電壓的變化情況進(jìn)行分析,表明電壓上升速率是電池充電截止條件判定的有效參數(shù)�；趩误w電池的控制方式,對(duì)不同連接模式動(dòng)力電池系統(tǒng)的工作特性進(jìn)行理論分析,結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù),表明當(dāng)串聯(lián)模式的充電控制參數(shù)與單體控制模式相同時(shí),可有效避免系統(tǒng)中單體電池的過充現(xiàn)象;而并聯(lián)系統(tǒng)的控制模式主要基于系統(tǒng)中單體電池的溫升梯度來進(jìn)行調(diào)控時(shí),可有效避免電池充電末期的高倍率加載現(xiàn)象,延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命,提高系統(tǒng)的安全性。(4)基于動(dòng)力電池成組應(yīng)用中電壓與電流的變化特性,分析單體電壓的實(shí)時(shí)波動(dòng)情況,利用離線余弦對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,將噪聲干擾減小到最小,同時(shí)保留電壓變化波動(dòng)的真實(shí)情況。然后分別利用整體香農(nóng)熵、局部香農(nóng)熵和樣本熵對(duì)濾波后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行熵值分析并加以驗(yàn)證,得到每種熵值算法的優(yōu)缺點(diǎn),通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比,整體香農(nóng)熵可以及時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出故障發(fā)生的位置,同時(shí)該方法具有很強(qiáng)的抗干擾能力,有效地提高了動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性和可靠性。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72

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本文編號(hào)：1289983