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动力电池分数阶建模与综合评价软件研发
| 论文题名： | 动力电池分数阶建模与综合评价软件研发 |
| 关键词： | 清洁能源汽车;动力电池;仿真建模;参数辨识;状态估计 |
| 摘要： | 为解决化石能源减少与开采难度加大以及环境污染加剧等难题，各国政府对清洁能源产业特别是清洁能源汽车产业的投入逐步加大。目前，清洁能源汽车主要采取电能为动力来源，动力电池则是提供动力的主体，其相关研究备受业界和学界关注。然而，动力电池的研究横跨电化学、凝聚态物理、自动化、数学等多个学科，已成为研究热点和难点。尤其是在动力电池建模理论研究方面，目前多采用传统的整数阶方法，模型精度低。事实上，动力电池本质上是一个典型的分数阶系统，只有研究分数阶建模方法才能有效提升电池模型精度。为此，本文确立的研究重点如下: 首先，以磷酸铁锂电池与三元锂电池作为研究对象，分析了其外特性参数，设计了动力电池充放电测试方案，并搭建了相关的测试平台，得到了电池在25℃下的测试数据。该数据为下一步的动力电池建模、状态估计及综合评价软件设计提供了丰富的原始数据支撑。 其次，研究了动力电池分数阶等效电路建模方法，并利用分数阶微积分理论来辨识等效电路模型的分数阶阶次。即，通过分析电路时间常数，采取区间二次分割方法，来确定分数阶阶次;进而，采用非线性最小二乘算法拟合模型参数。实验结果表明，相比整数阶模型，分数阶模型具有更高的精度。 然后，设计了电池模型参数辨识和状态估计的上位机软件，并集成至动力电池综合评价软件中。设计了基于LabVIEW编程语言的电池综合评价软件，实现了MATLAB语言嵌入的联合编程，大幅提高了软件的计算能力。同时，采用记录能力强、可移植性高的MySQL数据库，设计了实时存取性能优异的数据库架构体系。设计完成的动力电池综合评价软件，能够实现电池数据和算法的自动匹配，并以直观的雷达图形式显示评价结果，最终完成电池性能的一键综合评价。 |
| 作者： | 王怀 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 李岩;段彬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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