电动汽车用锂离子电池健康特征参数提取方法研究

摘要

电动汽车产业的高速发展有效地缓解了环境污染及能源压力，同时也产生了一系列的社会问题。电动汽车用锂离子电池从电动汽车退役之后的出路是目前亟待解决的问题，梯次利用是降低电池全生命周期成本，提升退役电池可利用价值的有效手段。梯次利用的关键技术是退役动力电池健康特征参数的提取方法以及再成组的聚类方法。本文通过对动力电池在老化过程中，关键特征参数提取方法的研究，为梯次利用后期的聚类成组提供参数依据。
　　单体动力电池低倍率恒流充放电时的端电压由正、负极开路电势以及过电势构成，在假定过电势恒定的前提下，得到电池端电压与正、负极开路电势之间的关系，以此为基础，利用非线性最小二乘法提取到电池特征参数并进行实验验证。在动态工况情况下，通过扩展卡尔曼滤波递推计算得到电池近似的开路电压，再通过正负极电势等效电路模型及非线性最小二乘法实现对正负极电势模型中涉及的负极特征参数进行提取，之后进行实验验证。
　　在此基础上，提取不同工况下的特征参数，得到各特征参数在动力电池老化过程中的变化趋势，通过分析动力电池老化过程中各个特征参数的性能特点以及温度、充放电倍率对参数的影响，以此分析电池材料退化机理、退化状态等详细信息，以此作为动力电池梯次利用的理论基础。
　　基于上述针对电池单体进行的研究，在电动汽车动态工况中，通过不同工况实验找到可靠的SOC变化区间以及容量变化量来提取动力电池的总容量。进一步研究可以提取到特征参数的电压区间，作为电池组中电池单体特征参数提取的基础。分别对串联电池组进行充满成组方式及放空成组方式的实验，进行特征参数提取，分析成组方式对参数提取的影响以及特征参数提取的条件。最后通过哈尔滨公交车运行数据对本方法进行验证。从验证结果可以看出，该方法具有较好的估计精度。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题研究的主要内容

第2章 锂离子电池数学模型及健康特征参数提取

2.1引言

2.2锂离子电池结构原理及性能

2.3单体锂离子电池等效模型及健康特征参数提取

2.4本章小结

第3章 锂离子电池特征参数与老化机制

3.1引言

3.2锂离子电池老化实验方案

3.3锂离子电池老化机制

3.4锂离子电池实验数据处理分析

3.5 本章小结

第4章 电池组中电池单体特征参数提取方法

4.1引言

4.2电池组充放电特性

4.3电池组内电池单体特征参数提取

4.4电池组成组方式对参数提取的影响

4.5本章小结

第5章 电池组中电池单体特征参数提取方法验证

5.1引言

5.2电池组实验方案及验证

5.3本章小结

结论

参考文献

声明

致谢