基于改進(jìn)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(diǎn)得到了越來(lái)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(jì)性”方面仍然存在很多問(wèn)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(guò)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(duì)單粒子模型進(jìn)行改進(jìn)，簡(jiǎn)化模型參數(shù)，研究了模型參數(shù)的獲取方法，開(kāi)展老化實(shí)驗(yàn)并對(duì)模型參數(shù)和電池內(nèi)部過(guò)程的老化規(guī)律進(jìn)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(kuò)散過(guò)電勢(shì)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法和固相擴(kuò)散三參數(shù)近似解，豐富了歐姆極化過(guò)程。在此基礎(chǔ)上增加了對(duì)電池?zé)嵝袨榈拿枋?，使建立的模型仿真精度提高，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電池溫度的仿真預(yù)測(cè)。之后，針對(duì)模型參數(shù)過(guò)多、不易獲取的問(wèn)題，進(jìn)行參數(shù)簡(jiǎn)化融合，簡(jiǎn)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(gè)參數(shù)的改進(jìn)單粒子模型。
　　其次，提出了一種基于激勵(lì)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(guò)程以及模型特點(diǎn)的基礎(chǔ)上

3、，設(shè)計(jì)不同充放電形式，將各部分過(guò)電勢(shì)進(jìn)行分解，再以省時(shí)、準(zhǔn)確為原則合并成一組動(dòng)態(tài)工況，取電壓特性中關(guān)鍵的電壓段或電壓躍變點(diǎn)，通過(guò)分解各部分過(guò)電勢(shì)反推模型電壓相關(guān)參數(shù)；取溫度曲線(xiàn)中若干擱置段自降溫曲線(xiàn)，計(jì)算得到溫度相關(guān)參數(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可知，該方法獲取的參數(shù)能準(zhǔn)確的對(duì)電池的端電壓和溫度外特性進(jìn)行仿真。
　　最后，基于改進(jìn)單粒子模型并結(jié)合參數(shù)獲取方法進(jìn)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(gè)影響老化的因素，用模糊聚類(lèi)的方法篩選

4、一致性較好的電池進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)。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(jìn)行老化機(jī)理分析。通過(guò)方差分析結(jié)合 F檢驗(yàn)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(duì)各參數(shù)的影響程度。最后對(duì)不同老化模式下的端電壓進(jìn)行分解，得到了老化過(guò)程中過(guò)電勢(shì)變化情況以及對(duì)端電壓的影響，結(jié)合老化機(jī)理對(duì)其變化原因進(jìn)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(jìn)一步的研究工作指明