锂离子电池热模型研究进展

锂离子电池的热模型对于锂离子电池单体和热管理系统的设计有重要帮助,是研究改善锂离子电池安全性的重要工具.介绍了国内外关于锂离子电池热模型的研究进展,包括电化学一热耦合模型、电一热耦合模型和热滥用模型,以及以这些模型为基础,在锂离子电池单体设计、热管理和安全性研究方面做的工作.在此基础上,分析了当前研究有待于深化的地方,为下一步研究提供参考.     

锂离子电池热模型的研究动态

锂离子电池具有高能量密度、高功率密度、高循环次数及高电压等特点,在新能源产业占据越来越重要的地位。锂离子电池的循环效率、容量、功率、安全性、可靠性和寿命等诸多性能与温度密切相关。热模型可以模拟电池在应用条件下的热行为,研究电池产热、传热、散热的规律,实时计算电池内部和表面的温度变化以及温度场信息,为电池和电池组热管理系统设计与优化提供依据。首先介绍了锂离子电池热模型的类型及产热来源,然后阐述了锂离子电池电化学-热耦合模型、热滥用模型和电-热耦合模型的研究进展,最后根据当前锂离子电池热模型存在的问题对其今后的发展方向进行展望。     

电动车锂离子电池健康状态模型研究进展

锂离子电池以其优异的性能在电动汽车领域得到了广泛应用.详细阐述了锂离子电池健康状态的定义,总结了电池健康状态的衰退机理和影响因素.回顾了近年来锂离子电池健康状态模型的研究进展,介绍了不同类型的锂离子电池健康状态模型,包括电化学模型、经验模型和等效电路模型,并对未来锂离子电池健康状态模型的研究方向进行了展望.     

梯次利用锂离子电池电化学阻抗模型及特性参数分析

基于电化学阻抗谱测试结果,建立了梯次利用锂离子电池电化学阻抗模型,实验验证了模型精度,误差在2%以内。研究了阻抗模型特性参数随电池荷电状态(SOC)和老化状况的变化特性,测试结果表明,电池的直流内阻随着SOC的变化基本保持不变,在两端SOC区间,即(0,0.3)和(0.8,1.0),电化学极化阻抗和浓差极化阻抗均显著增大。电化学极化阻抗和浓差极化阻抗随着电池循环次数的增加明显增大,而欧姆内阻变化较小,表明车用锂离子电池多次循环后的性能变差主要是由于电化学极化阻抗与浓差极化阻抗的增大引起的,为梯次利用锂离子电池在储能系统中的应用奠定了理论基础。     

三维锂离子单电池电化学-热耦合模型

预测锂离子电池的内部温度场对于热管理系统开发具有重要意义。应用多孔电极理论,建立了锂离子电池的一维电化学生热模型,同时考虑正负极集流板和电解液的欧姆热,与基于温度场相似准则建立的跨尺度锂离子单电池三维分层模型耦合,建立了基于有限单元的锂离子单电池温度场模型。基于模型进行1恒流放电工况下的热力学计算,系统考察了电池温度变化与分布特征,并对比分析了各层不均匀发热率分布情况。仿真结果表明,所建立模型能够进行锂离子电池内部分层结构发热分布和温度场预测,有助于后续的关键影响因素分析。     

电极厚度对锂离子电池电化学性能的影响

考虑到电极结构参数对锂离子电池性能的重要影响,基于实验结果以及一维等温电化学模型研究了电极厚度对锂离子电池电化学性能的影响。制备了不同活性物质载量的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电极,研究了不同厚度的电极对其倍率性能、循环充放电性能和容量的影响。基于多孔电极理论建立了一维锂离子电池电化学模型。将不同厚度的电极的仿真放电曲线与实验结果进行对比,仿真结果显示,不同厚度电极区域的电解质盐浓度、活性粒子表面锂离子浓度、电解液电势和过电势都有着显著的不同,正是这些差异导致不同厚度的电极的倍率性能、容量衰退的差别。     

基于电化学热耦合模型锂电池热管理系统优化

以电化学模型和直角坐标系三维热模型为基础,建立了电化学三维热耦合模型,对锂离子电池组产热情况进行仿真分析,结果表明电池组的温度分布更加符合实际情况,比单独的三维热模型或电化学二维热耦合模型更加准确。以额定容量为60 Ah的锂离子电池为例,对锂离子电池进行不同放电倍率的产热分析,得到了电池组的温度场分布,分析了温差与温升的原因,构建了一种新的电池包的结构,再次对新的电池组进行不同放电倍率产热分析,温差与温升都有明显的下降,达到了优化的目的。     

基于电化学模型的锂离子电池荷电状态估计方法综述

荷电状态(SOC)的准确估计是电池管理系统的重要功能之一.当前,基于模型的方法是实现锂离子电池SOC估计最常用的解决方案.相比于等效电路模型(ECM),由于电化学模型(EM)能够实现耦合电化学机理的SOC估计,逐渐成为下一代高级电池管理系统的研究重点.然而,现有基于模型的锂离子电池SOC估计方法的研究大多集中在ECM上...     

锂离子电池模型综述

锂离子电池的性能是影响电动汽车动力性能最主要的因素之一,锂电池的荷电状态(SOC)是电动汽车电池管理系统(BMS)的核心,为整车电池组的控制提供判断基准.建立一个准确的锂离子电池模型是实现电池SOC在线监测的关键,SOC的精确程度直接影响着锂电池的输出特性、使用寿命和安全性能等方面.有鉴于此,本文对电化学模型、等效电路...     

锂离子电池热耦合SP+模型及其参数化简

为了更加准确便捷地研究锂离子电池的性能和健康状态,提出了一种热耦合SP+模型。首先,在单粒子模型的基础上,增加液相扩散作用和电池温度的描述;然后,针对模型参数过多、不易应用的问题,进行参数化简融合,并保留了其清晰的物理含义;最后,对该模型进行不同工况下端电压、容量和表面温度的验证。实验结果证明该模型有很高的仿真精度。热耦合SP+模型的提出使锂离子电化学模型的表达形式和计算过程得到了简化,增加了热行为的仿真,为电化学模型应用于电池管理系统提供了理论基础。     

一种新的应用于DDC控制器软件的测试模型

近年来人们开始应用现代自动控制系统对空调进行系统化的节能控制,那么控制软件的开发测试就成了一个决定控制系统是否可以按要求正常工作的新兴问题,为有效解决此问题,本文提出了一种新的方法。     

动力锂电池最优等效电路模型研究

可靠的等效电路模型能够精确的模拟动力电池的充放电特性,是建立各种状态估计方法的基础。首先建立了锂电池Thevenin模型、DP模型,并采用带遗忘因子最小二乘法进行在线参数辨识,利用电路原理进行离线参数辨识。其次,在MATLAB/Simulink中结合实验数据对模型辨识精度和运算速度进行仿真验证。最后,基于辨识精度和运算速度建立模型评价方法,得出在线辨识过程DP模型相比于Thevenin模型能够在精度和速度方面取得更好的平衡;离线辨识过程,Thevenin模型能够取得更好的平衡。     

动力锂电池最优等效电路模型研究

可靠的等效电路模型能够精确的模拟动力电池的充放电特性,是建立各种状态估计方法的基础。首先建立了锂电池Thevenin模型、DP模型,并采用带遗忘因子最小二乘法进行在线参数辨识,利用电路原理进行离线参数辨识。其次,在MATLAB/Simulink中结合实验数据对模型辨识精度和运算速度进行仿真验证。最后,基于辨识精度和运算速度建立模型评价方法,得出在线辨识过程DP模型相比于Thevenin模型能够在精度和速度方面取得更好的平衡;离线辨识过程,Thevenin模型能够取得更好的平衡。     

网络分析应用中的公用信息模型

从能量管理系统应用的一个重要组成部分——网络分析应用的角度出发,介绍了网络分析应用的数据需求,讨论了公用信息模型(commoninformationmodel,CIM)对上述数据需求的支持,并进一步明确了3个问题:CIM模型库对于网络分析应用提供了哪些信息模型;这些模型应该如何使用;模型库在网络分析应用方面存在哪些不足。围绕上述问题介绍了5类模型(包括量测模型、保护模型、控制模型、拓扑模型和设备模型)及其在网络分析中的应用,展望了CIM在网络分析中的应用前景。     

基于S-L模型的憎水性图像水珠形状提取

憎水性图像水珠形状提取是绝缘子憎水性等级评价的重要前提。Snake模型在提取边界轮廓时存在着对初始轮廓敏感、边界信息捕捉能力较差等问题,为此笔者在S-L模型的基础上,利用水珠图像的先验信息来改进S-L模型对水珠形状的提取过程,在一定程度上克服了Snake模型的缺点,提高了轮廓形变过程中的拓扑能力,提高了形状提取的精确度。实验结果表明,该方法有效地实现了水珠形状的提取,为后续绝缘子性能的等级评价提供依据。     

电力电子装置典型模型的适应性分析

针对不同的研究目的和应用场合,电力系统数字仿真对电力电子装置的建模要求也不尽相同,选取简繁适当的数学模型对系统仿真速度和精度具有重要的意义。文中以可控逆变器为例介绍了电力电子装置的详细模型、开关函数模型和平均值模型,分别采用这3种模型进行仿真,对3种模型的仿真结果进行了比较,进而给出了3种模型的适用范围。     

运行规划中的公用信息模型

从电网调度中运行规划的角度出发,介绍了运行规划的一般框架,讨论了公用信息模型(commoninformationmodel,CIM)对运行规划的支持,明确了3个问题:CIM模型库对于运行规划提供了哪些信息模型,这些模型应该如何使用,模型库在运行方面存在哪些不足。围绕上述问题介绍了6类模型(包括运行规划的框架模型、负荷预测模型、机组模型、停运模型、交换计划和发电计划模型)及其在运行规划中的使用,展望了CIM模型在运行规划中的应用前景。     

基于物理背景的微网总体模型

微网是集分布式电源、负荷和储能设备的小型电网,通过公共耦合点与大电网相连,与大电网之间的功率可双向流动,需对微网进行建模以研究微网接入。从微网基本元件出发,分析了微网负荷、电源元件模型与传统电力系统元件模型之间的联系,借鉴负荷建模理论,提出了微网整体建模的思路,将微网中静态负荷与外部表现为静态特性的电源等效为等效静态模型,推荐采用幂函数模型;将风力发电机、电动机等动态元件等效为等效电机模型,并从理论上推导了等效电机的通用模型。     

对象模型技术在电厂燃料MIS中的应用

对象模型技术 (OMT)将成为软件工程中一种重要的建模方法。在对三种模型进行分析的基础上 ,讨论其在火电厂燃料管理信息系统设计中的实际应用 ,给出火电厂燃料MIS的对象、动态、功能模型。探讨分析与建模过程 ,指出面向对象分析的一般原则。     

电器产品协同设计

指出电器产品的计算机支持协同设计研究的必要性。概述了研究中应关注的问题及开发方法与途径，包括电器产品信息模型、过程模型和组织模型；协同设计系统的结构和实现技术；利用电器设计的知识、方法与经验，解决设计任务的分解和分配、设计知识的表示和转换、设计主体的通信策略和语言、协同设计冲突的识别和消解等问题。