锂离子电池健康状态在线估算方法研究

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1、中图分类号：TN247论文编号：102870318-SX009学科分类号：080402硕士学位论文锂离子电池健康状态在线估算方法研究研究生姓名耿星学科、专业测试计量技术及仪器研究方向锂离子电池健康管理指导教师王友仁教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringAnOnlineEstimationMethodfortheHealthyStateofLi-ionBatter

2、iesAThesisinMeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsbyGengXingAdvisedbyProf.WangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch，2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学

3、位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要锂离子电池作为新能源应用的能量载体，如何对其健康状态（StateofHealth,SOH）进行准确估算是研究领域关键技术之一。为避免由电池健康问题引发的一系列严重后果，在实际应用中对电池健康状态估算的准确性提出了更高要求。本文主要研究了锂离子电池健康状态估算方法，具体研究工作包括：首先，分析了锂离子电池荷电状态与健康状

4、态估算技术研究现状。详细阐述了电化学单粒子模型中球形粒子、隔膜、离子极化的变化过程，并针对模型大电流精度低、计算量大等缺陷将其改进并简化。其次，针对模型SOC初值敏感性高，研究了一种锂离子电池荷电状态估算方法。基于简化SP模型，结合扩展卡尔曼滤波器与已辨识的模型参数，在线估算锂离子电池SOC，并将估算值作为健康状态估算输入量，辅助SOH估算。再次，为实现锂离子电池SOH在线估算，研究了一种SOH估算方法。使用电池循环老化实验数据离线训练，将添加承接层的Elman神经网络应用于锂离子电池SOH估算领域。实验结果显示，该方法对具有时序特征的SOH估算效果优于其

5、他传统网络。最后，搭建了蓄电池充放电实验平台，设计开发了硬件接口电路板，编写了上位机界面控制软件。本文利用蓄电池充放电实验平台，进行了锂电池循环老化和状态参数估算实验。给出了锂离子电池荷电状态估算、健康状态估算的实验结果分析，验证了所研究算法是可行的。关键词：锂离子电池，荷电状态估算，健康状态估算，简化SP模型，扩展卡尔曼滤波器，Elman神经网络I锂离子电池健康状态在线估算方法研究ABSTRACTLithium-ionbatteryasanenergycarrierfornewenergyapplications,howtoaccuratelyestim

6、ateitsStateofHealth(SOH)isoneofthekeyandcoretechnologiesinthefieldoflithium-ionbatteryresearch.However,howtocorrectlyevaluatetheperformancestatusandhealthstatusofLi-ionbatteryisnotmature,whichdirectlyrestrictsthelarge-scaleanddeepapplicationofLi-ionbattery.Thispapermainlystudiedth

7、emethodforestimatingthelithium-ionbatterystateofhealth,thespecificresearchcontentsinclude:(1)Analyzedthelithium-ionbatterystateofcharge,stateofhealthandtheestimatehasbeenclearaboutthecurrentstateofhealthofthebasicmethodsandresearchprogress,pointedoutthedirectionforthepaperwork.(2)

8、Studiedthelithium-ionbatterystate