鋰離子電池模型仿真及參數(shù)辨識(shí)的研究.pdf

1、隨著鋰離子電池日益廣泛的應(yīng)用,由其健康狀況引發(fā)的一系列問(wèn)題開(kāi)始顯露出來(lái),主要體現(xiàn)在安全和壽命兩個(gè)方面,這兩個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成為制約電池發(fā)展的重要因素。因此,通過(guò)研究電池的機(jī)理模型以及辨識(shí)電池內(nèi)的關(guān)鍵參數(shù),達(dá)到監(jiān)測(cè)電池健康狀態(tài)和預(yù)測(cè)電池壽命的目的具有非常重要的意義。
　　本文以鋰離子電池的單粒子模型(Single particle model,簡(jiǎn)稱SPM)和準(zhǔn)二維數(shù)學(xué)模型(Pseudo-two-dimensional model,簡(jiǎn)稱P2

2、D模型)為研究對(duì)象。首先詳細(xì)地?cái)⑹隽穗姵氐腟P模型和P2D模型,并采用有限差分的方法實(shí)現(xiàn)P2D模型中各偏微分方程沿電極方向x和粒子徑向方向r上的離散,得到了一組代數(shù)微分方程組(DAEs)。在此基礎(chǔ)上，為了減少模型仿真中DAEs的數(shù)目,研究二參數(shù)和三參數(shù)拋物線近似方程來(lái)簡(jiǎn)化模型中的固相擴(kuò)散方程,在不同倍率恒流放電和FUDS放電工況下,比較粒子固相表面濃度的仿真曲線與實(shí)測(cè)曲線,驗(yàn)證了兩種近似方程的有效性。其次,在MATLAB中采用后項(xiàng)差分方

3、法實(shí)現(xiàn)了這兩種機(jī)理模型的仿真。在不同倍率恒流放電和脈沖放電工況下,比較由SP模型和P2D模型仿真得到的電池端電壓曲線與COMSOL軟件仿真得到的端電壓實(shí)測(cè)曲線,驗(yàn)證了模型仿真程序的有效性,對(duì)電池的兩種等效機(jī)理模型進(jìn)行對(duì)比和分析,得出單粒子模型的適用工況。最后,把模型仿真得到的擬合曲線與實(shí)測(cè)曲線之間的方差作為遺傳算法實(shí)現(xiàn)參數(shù)辨識(shí)的目標(biāo)函數(shù);通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)分析這兩種機(jī)理模型對(duì)待辨識(shí)參數(shù)的敏感性,并通過(guò)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)工況,實(shí)現(xiàn)了電池參數(shù)的分步辨