动力锂离子电池分形电路模型的降阶分析

采用改进Randle分形电路描述动力锂离子电池的传递函数,并给出该分形电路阶跃电流响应解析解.随后,对由R_1//CPE_1和Z_(W∞)分形子电路构成的电路模型进行降阶处理.时域仿真表明,在0.1 10.0 s时间范围内,降阶模型近似解和分形模型的解析解非常逼近,其中Z_(W∞)电路四阶降阶模型相对误差低于3.0%,而R1//CPE1分形系数α0.8时,相对误差低于12.0%.给出的分形电路降阶模型不仅降低运算的复杂性,而且精度满足控制要求.     

基于遗传算法的分数阶锂电池模型参数辨识

遗传算法是一种基于生物自然选择与遗传机理的随机搜索与优化方法,在求解非线性参数的复杂优化问题上极具潜力.在建立锂离子电池的分数阶等效电路模型之后,通过不断调整其电路模型的参数,使得模型的阶跃响应u_m与锂电池阶跃响应u的和方差的函数值逐渐向0逼近,直到在一定误差精度内,近似认为二者相等.在此基础上,采用遗传算法,在阶跃电流信号激励条件下,对锂离子电池Randle分数阶电路模型完成参数辨识.实验仿真结果显示：分数阶模型参数{R₀,R_p,Q₁,α,Q₂}辨识值分别为{7.33,6.18,3.049,0.76,608.6},误差均值为4.796×10^-5,误差率为1.143×10^-3,拟合度为98.90%.     

车用锂离子电池荷电状态参数辨识的建模仿真

为得到较为准确的电池荷电状态（SOC）参数,以厦门理工学院纯电动赛车用锂离子电池作为研究案例,采用二阶RC等效电路模型对锂离子电池进行HPPC充放电试验;然后,将实验数据导入Matlab的参数估计模块后,对电池荷电状态性能参数进行辨识。在Matlab的Simscape模块中建立锂离子电池的仿真模型,将仿真结果与实验结果进行比较,利用拟合工具箱对比不同阶次下RC等效电路模型的拟合精度。结果表明,锂离子电池的电压在放电脉冲开始及结束阶段时偏差较大,静置阶段则趋于平稳,二阶RC等效电路模型能够较为简便地反应锂离子电池的工作特性,且具有较好的拟合精度。锂离子电池仿真模型与实验测试的误差在2%以内,验证了所建立的仿真模型的可行性。     

锂离子电池健康状态多因子在线估计方法

针对传统的锂离子电池健康状态估计方法仅用电池欧姆内阻作为单因子评估指标时存在较大误差的问题,提出了一种利用电池欧姆内阻、极化内阻与极化电容共3个模型参数构建的多因子评估模型。选用一阶RC等效电路模型作为基础电路模型,并通过仿真实验验证了所选择电路模型的准确性。对同一型号的多组三元锂离子电池进行循环老化实验,得到离线辨识的模型参数,发现等效电路模型中的欧姆内阻、极化内阻、极化电容与健康状态存在确定的关系。通过带约束的最小二乘算法求解对应模型参数的权重,并以卡尔曼滤波算法在线辨识模型参数,实时获得基于多因子模型的综合电池健康状态。将所提方法与仅用欧姆内阻评估的方法进行了对比,结果表明:所提方法评估锂离子电池真实健康状态的误差变化范围较小,基本在1%左右,精度更高。     

动力锂离子电池建模及其动态特性研究

由于动力锂离子电池管理系统设计及电池剩余电量预测依赖于电池等效电路模型的建立,在几种常见的动力锂离子电池等效电路模型分析与比较的基础上,通过对动力锂离子电池进行多次充放电实验,分析了动力锂离子电池的动态特性,提出了基于Thevenin等效电路模型的双电源模型;并辨识了模型的相关参数。运用Matlab/Siumlink仿真工具建立仿真模型,对双电源模型进行仿真验证,结果表明双电源模型可准确模拟动力锂离子电池的工作特性,为动力锂离子电池的高效管理奠定基础。     

基于STEKF的锂离子动力电池SOC估算

为能在线准确估算电动汽车动力电池的荷电状态(SOC),提出了一种基于强追踪扩展卡尔曼滤波(STEKF)的锂离子电池的SOC估算方法,该滤波器引入了多重次优渐消因子;以某型锂离子电池为研究对象,基于电池的外特性及相关机理,建立了电池的二阶RC等效电路模型,使用最小二乘法辨识模型参数,然后按照等效电路模型建立电池的STEKF非线性状态空间方程,最后在ECE15工况下进行仿真。结果表明,STEKF估算电池SOC的误差保持在2%以内,该方法能准确估算电池的SOC。     

锂离子电池界面电容充放电深度的计算与分析

采用理论计算并结合实验验证的方法讨论脉冲电流法提取锂离子电池(LIB)电路模型参数中静置时间的影响.首先,给出双脉冲激励下LIB二阶电路模型全响应解析解,并计算界面电容瞬态电压随时间演化规律;然后,定义界面电容充放电深度,给出计算公式,分析静置时间长短对界面电容充放电深度影响.最后,采用Solartron1470E-1455电化学工作站对15AH-NCM LIB进行充放电测试和电化学阻抗谱测试,实验结果验证了数值计算的正确性.     

基于电-热-老化耦合模型的自适应多段恒流充电研究

基于一阶RC等效电路模型、热网络法以及老化模型建立了锂离子电池的电-热-老化耦合的多状态联合估计模型，采用粒子群优化算法建立阶数自适应的多段恒流充电策略.通过构建充电时间-电池寿命的帕累托边界曲线，得到了电池最短充电时间(β=1)、最小老化(β=0)及平衡(β=0.02)充电三种充电策略，并与CC-CV充电策略进行了对比.结果表明，最短时间充电与2C CC-CV具有很高的一致性.最小老化充电与0.1C CC-CV充电的老化损失都很小，但前者缩短了61.7%的充电时间.平衡充电策略相比于最小老化策略，仅牺牲0.06%SOH，缩短71.19%的充电时间.相比于0.5C CC-CV充电策略，平衡充电策略的充电时间减少了44.9%.     

分数阶LC电路特性探索及应用

研究分数阶串并联LC电路及分数阶LC传输线与传统RC、RL串并联电路及对应传输线之间的联系。基于拉普拉斯变换,给出了分数阶LC串联和并联电路方程的解析解形式;分析了分数阶电容与分数阶电感阶次和为1时分数阶LC电路与传统RC电路的异同;最后提出了分数阶LC电路可能的应用。研究表明传统RC电路仅为分数阶LC电路中极特殊的情形。分数阶电路的应用能够为用户提供更多的设计自由度和选择空间,满足不同场合的不同需求。     

废弃手机锂离子电池机械破碎的基础研究

对废弃手机锂离子电池的结构特点进行分析,并研究其抗压、抗拉、抗弯、抗剪、抗冲击破碎力学性能。选择以水为介质的湿法冲击式破碎机对其进行破碎研究。研究结果表明:废弃手机锂离子电池各组分的结合方式易于破碎解离,属韧而软的塑性材料;弯力、剪切力、冲击力有利于实现锂离子电池的破碎;钴酸锂、碳素材料主要富集在粒度低于0.250 mm的破碎产物中,而塑料外壳、隔离膜、铜箔、铝箔等物质主要富集在粒度高于0.250 mm的破碎产物中;钴酸锂在粒度为0.075~0.125 mm的破碎产物中富集,其Co质量分数为36.58%;碳素材料在粒度为0.125~0.250 mm和低于0.075 mm这2种破碎产物中富集,其质量分数分别为73.39%和72.65%;湿法冲击破碎可以有效实现废弃手机锂离子电池的选择性破碎。     

基于最小二乘法的锂离子电池参数辨识方法研究

目的 针对使用戴维南等效电路模型对锂电池进行参数辨识不够精确的问题,提出一种二阶 RC 等效电路模 型并对锂电池进行参数辨识。 方法 通过脉冲放电实验得到锂电池的相关数据,在 MATLAB 上使用最小二乘算法 对所建立的二阶 RC 等效电路进行参数辨识,并对不同 SOC(State of Charge)下锂电池各个参数的变化情况进行分 析,通过计算锂电池的端电压来判断参数辨识的精确度,最后将辨识结果与戴维南等效电路模型所辨识的结果进 行对比并分析。 结果 随着锂电池 SOC 下降,锂电池的各个参数会有轻微的波动,在锂电池的 SOC 处在较低的水平 时,锂电池的各个参数变化比较剧烈,这是由于锂电池的化学浓差极化所导致的,当将辨识的参数用来求解锂电池 的端电压时,随着时间的推移,发现锂电池的端电压的误差波动比较稳定,且最大误差不超过 0. 05 V,反观使用戴 维南等效电路模型求得锂电池的端电压误差波动比较大,且最大误差超过了 0. 08 V。 结论 在锂电池参数辨识上 二阶 RC 等效电路比戴维南等效电路更加准确,能够更好地描述锂电池的动静态特性,为后续对锂电池的荷电状 态估计提供了有力的基础。     

电动车用镍氢电池模块的充放电模型研究

在电动汽车镍氢电池改进等效电路模型的基础上，基于模糊化电池的荷电状态（SOC），利用模糊推理的方法来估计电路模型的时变参数，并以SOC为模糊输入量，电池模型参数为模糊输出量．由于模糊推理所确定的模型参数根据模糊SOC是动态变化的，因此不仅提高了电池模型的精度，而且降低了对SOC估计精度的要求．仿真试验表明，在不考虑温度影响的情况下，利用该方法所得到的电池模块端电压仿真数值与实测值的最大绝对误差为0．04V，相对误差为0．28％，说明这种变参数不变结构的自适应模型具有很高的可靠性和精确性．     

磷酸铁锂电池充电后静置的电压预测方法

混合动力电动汽车在行驶过程中的动态充电后静置开路电压不稳定。特别是再生制动充电时开路电压的变化,而导致常用的开路电压法存在SOC估计误差大和混合动力电动汽车动力控制策略难以实施。以磷酸铁锂电池为对象,依据电化学理论分析了其充电后静置过程中正负极表面锂离子扩散对开路电压的影响机理以及开路电压随时间的变化关系。再通过充电后静置实验和参数辨识方法,建立了充电后磷酸铁锂电池静置开路电压预测模型。以此对其充电后静置的开路电压进行了预测实验。结果表明,在实验工况下,该模型的最大预测误差为0.017V。     

改进PSO优化LSSVM的锂电池SOC估算模型

为提高锂电池荷电状态(SOC)的估算精度,提出一种改进粒子群优化(PSO)算法;对最小二乘支持向量机(LSSVM)的惩罚参数C和核函数参数σ进行寻优,建立基于改进PSO-LSSVM的锂电池SOC估算模型.对磷酸铁锂充放电实验数据进行仿真分析,结果表明:改进PSO-LSSVM模型的平均相对误差为2.96%,均方根误差为0.018,全局最大相对误差为4.79%;改进PSO-LSSVM模型明显提高锂电池SOC估算精度.     

混合动力镍氢动力电池参数辨识

为实现电池SOC(State of Charge)的精确估计与提高电池模型的精确性,采用等效电路模型PNGV电池试验手册中的标准电池模型,基于辅助变量法和最小二乘法相融合的方法提出了混合动力镍氢动力电池在线参数辨识方法,并利用MATLB/SIMULINK建立电池模型.仿真分析结果显示,所建立的电池模型电压最大误差为4....     

阶次自适应AR等效电路模型的锂电池SOC滑模观测

基于等效电路模型的一类车载动力电池剩余荷电状态(state of charge，SOC)的估算方法，其估算精度高度依赖于模型精度，模型精度又正比于模型复杂度，以至于难以较好地应用于嵌入式控制单元.提出复杂度相对较低、能够自适应确定最优模型阶次的全新等效电路模型——基于阶次自适应AR模型的车载动力电池等效电路灰箱模型.基于此灰箱模型，给出锂离子电池SOC的滑模观测器设计推导及能观性、收敛性证明.结果表明，本文提出的基于阶次自适应AR等效电路灰箱模型的滑模观测器SOC估算方法(adaptive autoregressive-sliding mode observer，AAR-SMO)具有低模型复杂度、高精度、强鲁棒性及快速收敛等性能.     

锂离子电池工作的数学模型及特征概述

通过分析锂离子电池的数学模型,寻找变量之间的逻辑关系,总结出了锂离子电池的特性,实现了对锂离子电池系统规律的揭示与把握,有助于优化锂离子电池的生产与发展．     

基于EXCEL的车用动力电池模型参数辨识研究

高效的车用动力电池作为汽车的新型能源而言十分重要.建立合理的电池模型对于研究车用动力电池性能而言非常有意义.选取PNGV电池模型运用等效电路的思想来模拟电池的动态特性,并对电池模型参数的获取,介绍了Excel线性回归分析原理,在此基础上提出了基于最小二乘法,运用Excel电子表格中的相关统计函数来实现多元线性回归的方法来辨识电池模型参数,并说明了其方法的合理性.     

锂离子电池

介绍了锂离子电池工业发展概况,及其在电能利用和电池工业中的地位。综述了锂离子电池在“3C”(portable computer,communication and consumer electronics)市场,电动汽车和航空航天及军事等重要应用领域的市场状况、研究热点及研究方向,并介绍了国外政府资助各大电池公司所进行的锂离子电池研究项目。有助于理解锂离子电池的未来发展方向。