基于改進單粒子模型的鋰離子電池參數(shù)獲取與老化分析.pdf

1、鋰離子電池由于自身性能的優(yōu)點得到了越來越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有電池管理系統(tǒng)在提高電池“安全性、可靠性、經(jīng)濟性”方面仍然存在很多問題。鋰離子電池電化學(xué)模型是基于電池內(nèi)部物理化學(xué)過程建立的，能夠適應(yīng)較大范圍的使用工況變化，仿真精度較高，且模型參數(shù)具有明確的物理意義，其演化規(guī)律能夠反映電池的健康狀態(tài)。本文對單粒子模型進行改進，簡化模型參數(shù)，研究了模型參數(shù)的獲取方法，開展老化實驗并對模型參數(shù)和電池內(nèi)部過程的老化規(guī)律進行了系統(tǒng)分析。
　　首先，在

2、單粒子模型基礎(chǔ)上，引入液相擴散過電勢的簡化計算方法和固相擴散三參數(shù)近似解，豐富了歐姆極化過程。在此基礎(chǔ)上增加了對電池?zé)嵝袨榈拿枋觯菇⒌哪Ｐ头抡婢忍岣?，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電池溫度的仿真預(yù)測。之后，針對模型參數(shù)過多、不易獲取的問題，進行參數(shù)簡化融合，簡化后的參數(shù)保留了清晰的物理意義，最終得到了擁有12個參數(shù)的改進單粒子模型。
　　其次，提出了一種基于激勵響應(yīng)分析的參數(shù)獲取方法。該方法是在深入研究電池內(nèi)部物理化學(xué)過程以及模型特點的基礎(chǔ)上

3、，設(shè)計不同充放電形式，將各部分過電勢進行分解，再以省時、準(zhǔn)確為原則合并成一組動態(tài)工況，取電壓特性中關(guān)鍵的電壓段或電壓躍變點，通過分解各部分過電勢反推模型電壓相關(guān)參數(shù)；取溫度曲線中若干擱置段自降溫曲線，計算得到溫度相關(guān)參數(shù)。通過實驗驗證可知，該方法獲取的參數(shù)能準(zhǔn)確的對電池的端電壓和溫度外特性進行仿真。
　　最后，基于改進單粒子模型并結(jié)合參數(shù)獲取方法進行鋰離子電池老化研究。設(shè)置環(huán)境溫度和工作倍率兩個影響老化的因素，用模糊聚類的方法篩選

4、一致性較好的電池進行老化實驗。獲取不同老化階段的模型參數(shù)和電池放電容量等數(shù)據(jù)，利用最小二乘法建立老化模型，并進行老化機理分析。通過方差分析結(jié)合 F檢驗的方法，獲得了環(huán)境溫度、充放電倍率和兩者的交互因素對各參數(shù)的影響程度。最后對不同老化模式下的端電壓進行分解，得到了老化過程中過電勢變化情況以及對端電壓的影響，結(jié)合老化機理對其變化原因進行分析。
　　論文研究為鋰離子電池電化學(xué)模型在電池管理系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，為進一步的研究工作指明