基于等效電路的鋰離子電池老化模型研究.pdf

1、隨著鋰離子電池使用數(shù)量的增多和應用范圍的擴大，其可靠性和經(jīng)濟性逐漸成為制約電池應用的核心問題。研究電池的老化模型可以仿真電池的充放電行為，掌握電池在不同老化工況和老化階段的健康狀態(tài)，提高應用的可靠性；同時可以精確預測電池的使用壽命，指導電池及時更換和維護，提高應用的經(jīng)濟性。本課題以電池等效電路模型為基礎，采用數(shù)據(jù)驅動的方式研究模型參數(shù)的變化規(guī)律，構建鋰離子電池的老化模型。
　　為了增加實驗結果的準確度和可靠性，本文提出了一種新的電

2、池一致性篩選標準和方法，從40節(jié)樣品電池中篩選出一致性較高的12節(jié)用于電池的老化實驗。通過對影響電池老化因素的詳細分析，設計電池壽命實驗系統(tǒng)和實驗方案。實驗方案包括電池在兩個溫度、三個充放電倍率下的正交循環(huán)壽命實驗和不同工況下的標準測試實驗，獲取標準測試實驗記錄的數(shù)據(jù)作為電池老化數(shù)據(jù)集。
　　為了對電池等效電路模型結構和參數(shù)進行優(yōu)化，詳細介紹了等效電路模型原理，分析了常用的十種等效電路模型結構、六種開路電壓表達式和九種參數(shù)表達式，

3、考慮SOC和運行溫度對模型的影響，根據(jù)不同溫度下DST工況數(shù)據(jù)進行模型的參數(shù)辨識和仿真效果的評估，綜合評價模型的準確度、復雜度和魯棒性，最終選擇帶有一狀態(tài)滯后的一階RC等效電路模型和最優(yōu)參數(shù)表達式。
　　建立了電池老化模型。根據(jù)電池老化數(shù)據(jù)集和最優(yōu)等效電路模型，獲取電池在不同老化工況、老化階段的容量和模型參數(shù)系數(shù)。采用析因分析消除對參數(shù)影響不顯著的因素，確定模型的影響變量?；诮?jīng)驗公式采用非線性最小二乘法建立了電池的容量模型，基于

4、多元非線性分析建立了等效電路的參數(shù)系數(shù)模型。容量模型和等效電路的參數(shù)系數(shù)模型共同構成電池的老化模型。分別根據(jù)六種老化工況下的多組DST工況數(shù)據(jù)進行電池老化模型的誤差分析，驗證模型的準確性。
　　將電池老化模型應用于電池管理系統(tǒng)中。采用老化模型對充放電曲線(DST工況和恒流放電工況)和放電截止點(SOC截止點和電壓截止點)進行預測，根據(jù)誤差分析驗證預測的準確性。同時采用該模型進行了實驗電池的功率輸出能力的評估，并且描述了不同老化工況