锂离子动力电池容量估算方法的研究

摘要

随着电动汽车的逐步推广以及锂离子动力电池的快速发展。对动力电池性能的检测变得尤为重要。容量是电池最主要的性能参数，随着锂离子电池的循环工作，电池内部会发生老化现象，动力电池实际总容量也随之衰减，降低了电动汽车的续航能力。针对传统流程繁杂的电池容量检测方法，本文利用锂离子电池充电曲线与电池老化程度的对应关系，提出了一种对动力锂离子电池实际总容量进行快速且准确的检测方法。
　　本文将恒流充电充入的容量作为锂离子电池实际总容量，通过曲线拟合的方式将离散数据连续化，并对多项式拟合与高斯拟合的拟合效果做了比对，分析表明高斯函数更适用于电化学过程的拟合。利用凹凸性分析了充电曲线平台拐点特性，提出利用三阶导数极大值信息获得得曲线拐点位置的方法。采用一阶微分曲线的单调性验证了恒流充电各反应阶段的均匀性，提出了利用直线拟合恒流充电各反应阶段电压曲线的方法。
　　利用对锂离子电池循环充电数据进行等间隔取样的方法，统计了各拐点位置与各反应阶段斜率随电池老化的变化趋势，认为各拐点与各阶段斜率随电池使用变化均匀。设计了通过直线拟合恒流充电各反应阶段的容量估算方案，对磷酸铁锂电池与三元锂离子电池不同容量状态下电池完整的恒流充电时间进行了估算实验，进而得到对应状态下的电池估算容量。
　　通过估算误差的样本概率分布，探讨了估算方案对电池使用阶段的适用条件。分析了不同充电倍率、环境境温度及数据采样率对恒流充电曲线造成的影响，提出了估算方案适用的数据测试条件。针对动力电池实际使用中出现的数据缺失情况，设计了通过历史数据段弥补缺失数据的估算方案，并指出了方案存在的不足。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 动力电池容量估算研究现状

1.3 锂离子电池概况

1.4 锂离子电池充放电曲线特性

1.5 本文的主要研究内容

第2章 锂离子电池充电特性分析

2.1 锂离子电池循环充放电测试

2.2 锂离子电池恒流充电曲线特性

2.3 锂离子电池恒流充电模型建立

2.4 本章小结

第3章 锂离子电池容量估算方法研究

3.1 充电曲线拐点研究

3.2 充电曲线各反应阶段趋势研究

3.3 锂离子电池容量估算方案

3.4 本章小结

第4章 锂离子电池容量估算方法实验分析

4.1 锂离子电池容量估算

4.2 锂离子电池容量估算误差

4.3 动力电池包容量估算

4.4 本章小结

第5章 估算方案适用性分析

5.1 电池类型与电池寿命要求

5.2 电池检测条件要求

5.3 非完整样本的容量预测

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢