锂离子电池是现有电动汽车能源供给的核心,起着至关重要的作用,但由于锂离子电池自身能量密度较小(200-250Wh/kg),制约了电动汽车的续航里程,进而阻碍了电动汽车的进一步的普及与发展。锂硫电池因具有理论能量密度高(2600Wh/kg),成本低(硫单质在自然界中储量丰富)、环境友好等诸多优点,进而成为近年来全世界科学家的研究热点。电池模型是串联电池内外部特性的桥梁,是电池管理系统(Battery Management System,BMS)对电池实施监控的理论依据,准确模型的建立是电池可靠安全运行的保障,因而电池模型建立是电池应用于电动汽车的必经环节;因此本论文针对锂硫电池特有的充放电机理并基于对其特性研究的测试结果,从等效电路模型角度对锂硫电池进行建模相关研究,并针对各类电池现有模型归纳电池统一模型的概念,全文主要内容如下所述:首先,本文对锂硫电池的结构,充放电基本原理等进行简单的描述并展开特性实验研究,进而为后续锂硫电池建模及参数辨识提供必要的理论基础,确定锂硫电池相关测试实验的具体实施细节(如温度、倍率、静置时间等)。其次,参考锂离子电池建模研究的现状以及已具备的锂硫电池的相关背景知识,从锂硫电池各SOC(State of Charge)点的阻抗谱特性出发,提出了利用一阶RC等效电路模型和二阶RC等效电路模型同时对锂硫电池建模的思路以及利用恒流充放电静置测试对模型相关参数进行离线辨识的方法,并基于一阶、二阶模型自身特点搭建了相应的仿真平台,针对恒流工况和动态工况对模型进行仿真验证。结果证明,一阶RC等效电路模型更适合于锂硫电池建模。再次,基于锂硫电池的寿命测试,首次综合分析并评价锂硫电池等效电路模型在其全生命周期内的适用程度,并针对锂硫电池老化过程中的参数变化进行理论分析。基于参数-循环数据,建立锂硫电池一阶RC等效电路模型参数与循环次数的对应关系。最后,针对建立的锂硫电池模型以及现有各类锂离子电池的相关模型,总结模型拓扑,并进行统一模型的归纳。
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