發(fā)布時間：2021-06-11 01:46

　　新能源汽車是目前行業(yè)熱點(diǎn),其技術(shù)核心是車用動力電池,而電池快速充電是一大難題。充電的限速步驟不在充電機(jī)而在電池自身,單純增加充電功率而不考慮電池對功率的接受能力將嚴(yán)重?fù)p害電池安全和壽命。因此,開發(fā)電池安全快充策略是突破充電瓶頸的關(guān)鍵。本文以大容量車用鋰離子電池為對象,從機(jī)理研究、模型構(gòu)建與參數(shù)辨識、狀態(tài)觀測與優(yōu)化控制三個方面對充電安全問題進(jìn)行剖析,最終開發(fā)了無析鋰快充策略。對充電濫用條件下電池衰減進(jìn)行了研究和機(jī)理辨識,建立了集總參數(shù)降維負(fù)極電位估計模型,借助開發(fā)的穩(wěn)定內(nèi)部電位傳感器提出了基于電極分解和頻域分解的多階段集總電化學(xué)參數(shù)辨識方法�；诮稻S模型設(shè)計了負(fù)極電位觀測器及自適應(yīng)時變電流安全快充策略,實(shí)現(xiàn)了電池?zé)o析鋰安全快充,并提出了無析鋰意義下的時間最優(yōu)充電策略。首先,研究了充電濫用下電池衰減機(jī)理,闡釋了負(fù)極析鋰反應(yīng)機(jī)制。通過低溫加速壽命實(shí)驗(yàn),分析并總結(jié)了電池“非線性”衰減規(guī)律�；谠环治龊筒牧闲蚊脖碚鞅孀R了充電衰減核心機(jī)理為負(fù)極析鋰導(dǎo)致的活性鋰離子損失。針對衰減后的容量恢復(fù)現(xiàn)象,基于電壓微分和內(nèi)部電位信號,研究了鋰析出后的重嵌入現(xiàn)象,總結(jié)了完整的析鋰反應(yīng)機(jī)制,明確了抑制析鋰的關(guān)鍵... 

【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：169 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１動力電池發(fā)展歷程ｒａ??目前的動力電池市場已經(jīng)形成了鋰離子電池的霸主地位

?第１￥引言???９０????８０??７０?２０１８＾＂２０１９?／??Ｓ：?攤，☆年＿??２０１４??０????０?１００?２００?３００?４００?５００?６００??續(xù)駛里程（ｋｍ）??圖１．２?２０１４－２０１９代表性純電動車型續(xù)駛里程與電池包電量變化??４００?４００?３５０?２５０?９００??通訊協(xié)議?ＣＡＮ?ＣＡＮ?ＰＬＣ?ＣＡＮ?ＣＡＮ??主要地區(qū)中國等?曰本等?ＩＪ、北?全球?．中Ｍ等??丨ＥＣ６２１９６、ｌＥＣ６１８５１、?ＩＥＣ６２１９６、?．?ＩＥＣ６２１９６、??｜Ｅｃ６１８５１?ＩＥＥＥ２０３０．１?ＳＡＥＪ１７７２?７?ＩＥＣ６１８５１??？?ｉｔｍｄＷ??圖１．３各國充電標(biāo)準(zhǔn)??由ＳＡＥＪ１７７２委員會制定，２０１１年正式發(fā)布，得到了大眾、曳馬、奔馳、通用、??福特等歐美車企的支持。ＣＣＳ的特點(diǎn)是單一接ｑ同時支持交流和直流充電，其??中Ｃｏｍｂｏ?１和Ｃｏｍｂｏ?２可以分別看作對ＩＥＣ?６２１９６－２中Ｔｙｐｅ?１和Ｔｙｐｅ?２的擴(kuò)展＆另??夕卜，為了與智能電網(wǎng)更好的兼容，使用了ＰＬＣ通訊協(xié)議。ＣＣＳ?１．０支持的充電功??率最大為８〇］＾＼￥，這一數(shù)字在（：￡５?２．０中被提離到了３５〇］＾＼￥。在正￡?６２１９６的基礎(chǔ)??上１中國制定了ＧＢ／Ｔ?２０２３４標(biāo)誰，直流部分額定電壓不超過１０００Ｖ，額定電流不??超過４００Ａ。Ｔｅｓｌａ作為國際電動車標(biāo)桿企業(yè)，在充電標(biāo)準(zhǔn)方面也獨(dú)樹一幟，采用單??獨(dú)的充電接口，可支持最大１２０１＾充電功＾｜１。最新一代的￥３．０超充系統(tǒng)則將這一??數(shù)字提高到了?２５０?ｋＷ。??６??

?第１拿弓丨言???安全充電區(qū)間內(nèi)。最后在實(shí)際電池中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，驗(yàn)證充電策略效果。??１．２與本課題相關(guān)的研究綜述??１．２．１鋰離子電池充電耐久性與安全性衰減機(jī)理研究現(xiàn)狀??充電濫用往往會加速電池耐久性衰退ｓ電池的耐久性是電池使用壽命的指??標(biāo)，電池使用時間越長，耐久性越好。電池的壽命包括存儲壽命（日歷壽命）和??循環(huán)壽命兩種。從實(shí)際應(yīng)用角度，電池的壽命可定義為：容量衰減到其初始容??量８０％的時間或者循環(huán)次數(shù)。電池的存儲壽命一般較長，麗只有在高溫高ＳＯＣ下??才會有較明顯的容量衰減，這里主要討論充電造成的電池衰減，＿此不涉及曰歷??壽命＿。??除了耐久性問題，充電濫用還可能引發(fā)嚴(yán)重的電池安全問題。鋰離子電池面??對的安全性問題主要是熱失控，其定義為：由于機(jī)械濫用、電濫用或熱濫用等誘??因．，造成電池內(nèi)部各種材料相繼發(fā)生熱分解反應(yīng)，放出大量的熱量，形成不可控??鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使電池溫度急劇升高，如圖１．５為典型的熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理。近年??來，隨著電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用＞?以熱失控為特征的鋰離子動力電池組的安全性??事故時有發(fā)生。熱失控發(fā)生時，通常伴有起火、＿煙甚至爆炸等現(xiàn)象，帶來人員??的生命財產(chǎn)損失。熱失控事故會打擊民眾接受電動汽牟的信心，并阻礙電動汽車??的普及。以防止熱失控發(fā)生為主要目標(biāo)的鋰離子動力電池的安全管理是電動汽牟??發(fā)展應(yīng)用過程中仍急需解決的問題。熱失控的誘發(fā)原因很多，充電濫用是一個籮．??要誘因。??溫度／°Ｃ?熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)??１〇〇〇?ｎ?Ｆ??ｍ??５００?／??３〇０??１００?＾?？??〇?ｌａ?＾??圖１．５熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理??１０??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國新能源汽車的研發(fā)及展望[J]. 歐陽明高.  科技導(dǎo)報. 2016(06)



本文編號：3223550