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基于电动汽车运行数据的电池组一致性分析
| 论文题名： | 基于电动汽车运行数据的电池组一致性分析 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池;充放电工况;数据处理;电池组一致性 |
| 摘要： | 锂离子电池凭借电压平台高、能量密度大、循环寿命长和安全性高等优点已经广泛应用于电动汽车。实际应用中一般需要将成百上千个单体电池串并联形成电池组，以满足电动汽车功率需求。由于电池制造过程的初始差异和实际使用时的累积差异，目前国内电动汽车所使用的电池组一致性仍存在较多问题。电池组的不一致不仅降低了电池性能的发挥，而且还会影响到电池管理系统（BatteryManagementSystem,BMS）监测的准确性，极端情况下甚至还会导致电池产生异常现象，发生安全事故。因此，本文以国内某电动汽车电池组为研究对象，详细研究了实车运行状态下电池组的温度、电压和容量一致性。 本文首先对实车采集的源数据进行预处理，解决了源数据数据格式不统一，数据缺失和坏点等问题。根据电动汽车的充放电状态，将源数据分割为放电片段和充电片段；对源数据进行统计分析和相关性分析，发现电池运行工况整体较好，单体电压相关性较高，电池1号模组温度与其他模组变化趋势相差较大。 然后，在放电工况下提出了基于层次聚类分析电池组温度一致性和电压一致性的方法。发现电池1号模组温度不一致性最大，并且精确定位了电池组温度一致性最差的位置；在单体电压的聚类分析中发现，温度一致性较差的位置所对应的单体电池电压一致性也较差；进一步探索了电池不一致性变化趋势，以类间距极差作为不一致性评价指标分析了电池组温度和电压的变化规律，发现电池温度不一致性对环境温度较为敏感，并根据温度不一致性将电池运行数据分为四个阶段；同时证明了电池组电压不一致性受温度不一致性影响较大，电压不一致性具有一定的不可恢复性，呈阶梯式上升。 最后，提出了充电工况下基于改进容量增量（IncrementCapacity，IC）曲线评价电池组容量一致性的方法。选取了低倍率慢充工况作为研究对象，分析了电池IC曲线特性和求解方法。通过多项式滤波和概率频次统计的方法改进传统求解方法，解决了IC曲线出现的毛刺过多的问题，得到了较为平滑的电池组和单体电池IC曲线。提取IC曲线特征峰高度作为电池容量表征点，通过特征峰高度标准差对电池组容量一致性进行评价。分析结果表明电池组容量一致性受温度一致性影响也较大，但有一定的可恢复性。进一步对单体电池容量分布正态性进行检测，证实单体电池容量基本呈正态分布，并基于3-准则对单体电池容量分级评价。 |
| 作者： | 陆东 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王丽梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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