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1、鋰離子電池是電動(dòng)汽車最常用的動(dòng)力電池種類,它具有高能量密度和高功率密度,可以充分保證車輛行駛過(guò)程中的續(xù)航里程和安全性能。對(duì)電池性能的研究包括模型的建立和模型參數(shù)的獲得,如今使用最多的建模方法包括等效電路模型和電化學(xué)模型。等效電路模型是基于電池內(nèi)部反應(yīng)的電路模型,由電阻、電容的特性類比電池內(nèi)部擴(kuò)散、極化等現(xiàn)象帶來(lái)的變化,參數(shù)通過(guò)最小二乘法及其改進(jìn)算法進(jìn)行辨識(shí)。電化學(xué)機(jī)理模型基于偽二維模型提出的偏微分方程,通過(guò)對(duì)偏微分方程的推導(dǎo)、求解獲得電
2、池端電壓特性表達(dá)式。等效電路模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)數(shù)量少,但時(shí)變性差、在復(fù)雜道路行駛工況下的特性估測(cè)不準(zhǔn)確;電化學(xué)模型充分考慮電池微觀機(jī)理結(jié)構(gòu)、精確性能好,但電化學(xué)參數(shù)眾多、辨識(shí)困難。分別使用這兩種建模方法無(wú)法同時(shí)滿足降低計(jì)算復(fù)雜度和提高估測(cè)精度的要求。
本文綜合考慮等效電路模型和電化學(xué)模型的優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種通過(guò)電化學(xué)機(jī)理參數(shù)辨識(shí)等效電路電氣參數(shù)的新方法,這種辨識(shí)方法提高了等效電路模型預(yù)測(cè)電池特性的精度,也可提高電池荷電狀態(tài)(S
3、OC)的估算精度。本文在以下幾方面的工作中取得了進(jìn)展。
對(duì)電池微觀粒子變化情況進(jìn)行分析,獲得表征電池特性參數(shù)關(guān)系的偽二維模型,通過(guò)對(duì)基本偏微分方程的處理,得到電池端電壓由正負(fù)電極開(kāi)路電壓、正負(fù)極過(guò)電勢(shì)、電解液電勢(shì)和內(nèi)阻壓降幾部分組成,經(jīng)過(guò)拉普拉斯變換、帕德逼近、拉普拉斯反變換、積分變換等數(shù)學(xué)方法,最終獲得端電壓傳遞函數(shù)形式的統(tǒng)一化表達(dá)式。
根據(jù)精度和計(jì)算時(shí)間的要求,對(duì)宏觀描述電池?cái)U(kuò)散、極化等現(xiàn)象的等效電路模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)
4、行確定,電氣參數(shù)通過(guò)離線和在線不同的方法進(jìn)行辨識(shí)。等效電路模型的精度由模型參數(shù)的辨識(shí)精度決定,模型的階數(shù)越高、精度則越高,同時(shí)計(jì)算過(guò)程越復(fù)雜。
綜合等效電路模型和電化學(xué)模型的優(yōu)缺點(diǎn),將其進(jìn)行結(jié)合,通過(guò)建立電化學(xué)參數(shù)和等效電路電氣參數(shù)的數(shù)量關(guān)系,對(duì)電氣參數(shù)進(jìn)行更精確的辨識(shí),這更有利于對(duì)荷電狀態(tài)(SOC)估算的精度提高。
最后,通過(guò)建立Simulink仿真模型,與COMSOL機(jī)理模型庫(kù)中的仿真數(shù)據(jù)、電池實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比,以
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