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锂电池化成质量评估及智能筛选系统设计与实现

【摘要】:锂离子电池目前在不同领域得到了迅速而广泛的使用,比如日常生活、电动交通工具、航空航天、军事领域等。但目前锂电池的使用更多的以组合形式存在,因此对电池的一致性要求高,并且锂电池化成完成之后,即使是同一批次的电池,由于锂电池内部化学反应的不同,外界因素的影响和制作过程中不可确定因素的产生等都有可能导致化成之后锂电池性能的差异。因此,锂电池化成完成之后筛选出符合国家标准的锂电池,并将性能一致的单电池分类到一个级别中是非常有必要的。本文针对上述问题,查阅相关文献,对锂电池化成过程及锂电池性能进行分析,设计与实现了锂电池化成质量评估及智能筛选系统。本文主要对以下几个方面的内容进行阐述:(1)从锂电池化成过程出发,针对锂电池化成完成之后在电极表面生成的SEI膜,本文首先分析SEI膜对锂电池性能的影响以及锂电池特性参数,建立SEI膜性能与特性参数的关系模型,然后在允许误差范围内提出锂电池化成质量评估参数。重点阐述锂电池化成数据的去噪处理、基于Peukert方程的改进电流积分法计算锂电池充放电容量和内阻参数的提取。(2)针对锂电池的筛选,本文利用锂电池化成质量评估参数,设计适合锂电池的支持向量机分类器并予以实现,其中包括锂电池样本数据的预处理、分类器模型的建立,分类模型参数的优化。分析对比几种常用核函数的分类效果,采用分类准确率最高者建立分类模型,模型建立之后分别采用网格搜索法、遗传算法、改进遗传算法优化分类模型参数,同时借助MATLAB仿真工具对算法进行了对比分析。最后采用改进遗传算法优化出的最佳参数完成分类器的设计并予以实现。(3)将锂电池分类器在锂电池化成检测系统上位机软件中实现,同时实现了利用电压、内阻、容量三个参数将筛选出的合格品按照用户的不同要求分成不同等级的功能。本论文最后对系统进行了全面的测试,包括整机测试,各个模块的测试以及验证系统准确性的测试。测试结果表明,整个系统稳定运行,能够正确地筛选出锂电池,且界面操作简单,满足最初的设计要求。

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