锂电池内部存在复杂的多物理场耦合过程,对其进行高精度建模可以精确描述电池动态特性,从而预测电池状态性能与劣化趋势。磷酸铁锂电池以其高安全性、循环周期长等优势成为轨道交通领域的主型电池。文章首先在二阶阻容等效电路模型的基...锂电池内部存在复杂的多物理场耦合过程,对其进行高精度建模可以精确描述电池动态特性,从而预测电池状态性能与劣化趋势。磷酸铁锂电池以其高安全性、循环周期长等优势成为轨道交通领域的主型电池。文章首先在二阶阻容等效电路模型的基础上提出了改进可变阻容参数模型,该模型能够根据电池荷电状态(state of charge,SOC)与电流值改变模型的主要参数从而影响模型输出;其次通过对锂电池进行恒流充放电试验与脉冲功率特性试验,结合非线性最小二乘算法辨识出所需的模型参数并整理成表,进而采用曲面拟合工具与k近邻非参数插值算法对表格缺失值进行填补,使参数值能够适应不同SOC与电流大小的工作情况;然后对所提出的可变参数模型进行了性能验证,验证结果显示固定工况下的模型方均根误差(root mean squared error,RMSE)约为8 mV,在非固定工况下,k近邻插值模型的RMSE值约为曲面拟合变参数模型的20%;最后使用新能源机车实车数据对模型进行了精度测试,对比结果显示k近邻插值变参数模型的精度优于曲面拟合模型。本文的方法为磷酸铁锂动力电池二阶可变参数模型提供了新的建模思路。展开更多
文摘锂电池内部存在复杂的多物理场耦合过程,对其进行高精度建模可以精确描述电池动态特性,从而预测电池状态性能与劣化趋势。磷酸铁锂电池以其高安全性、循环周期长等优势成为轨道交通领域的主型电池。文章首先在二阶阻容等效电路模型的基础上提出了改进可变阻容参数模型,该模型能够根据电池荷电状态(state of charge,SOC)与电流值改变模型的主要参数从而影响模型输出;其次通过对锂电池进行恒流充放电试验与脉冲功率特性试验,结合非线性最小二乘算法辨识出所需的模型参数并整理成表,进而采用曲面拟合工具与k近邻非参数插值算法对表格缺失值进行填补,使参数值能够适应不同SOC与电流大小的工作情况;然后对所提出的可变参数模型进行了性能验证,验证结果显示固定工况下的模型方均根误差(root mean squared error,RMSE)约为8 mV,在非固定工况下,k近邻插值模型的RMSE值约为曲面拟合变参数模型的20%;最后使用新能源机车实车数据对模型进行了精度测试,对比结果显示k近邻插值变参数模型的精度优于曲面拟合模型。本文的方法为磷酸铁锂动力电池二阶可变参数模型提供了新的建模思路。
