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摘要
精确的电池模型是车用锂离子电池系统状态估计和能量管理的基础。电化学机理模型用途广、精度高,是下一代电池管理系统的重点研究对象。然而,目前电池电化学机理模型建立过程中存在参数获取困难、依赖后期参数标定等问题。为此,提出一种大容量车用锂离子电池电化学-热耦合高效建模方法。将电化学机理模型的参数进行分类,对可测量/辨识参数(几何尺寸、正负极初始化学计量比和固相颗粒最大嵌锂浓度等)进行精确的测量和参数辨识。利用不同温度下的脉冲充电试验来标定固相扩散系数Ds和反应速率常数k。进一步地,建立电池产热模型,搭建考虑温度影响的电池电化学-热耦合模型。不同倍率充放电、不同温度下的脉冲放电和动态应力工况测试下试验验证结果显示,所搭建的模型具有很好的精度和适应性,电压平均误差小于10 mV,温度平均误差小于1.1℃。参数敏感性分析结果显示固相扩散系数Ds的减小会导致电极颗粒内部锂离子浓度差变大,从而使得颗粒表面电势提前达到截止电压,降低电池容量;反应速率常数k的减少主要影响电池阻抗,将造成放电电压曲线整体下移和产热增加。所提出的建模方法可以快速高效地建立精度高、普适性好,成本低的电池电化学-热耦合模型。
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