李晓杰 喻云泰 张志文 董小瑞

(中北大学能源动力工程学院,太原 030051)

当前锂离子动力电池电化学模型存在模型复杂、建模难度大、计算效率低、老化评估效果差的问题,本文提出一种考虑电池衰退老化的机理模型(ADME).本文首先通过有限差分法对伪二维(P2D)电化学模型进行离散降阶处理,得到简化伪二维(SP2D)模型.在SP2D 模型的基础上,基于阴阳两极发生的副反应导致的衰退老化现象,提出一种考虑电池衰退老化的机理模型.其次,使用多变量偏差补偿最小二乘法实现模型参数辨识.最后通过动力电池衰退老化性能循环实验,对比分析了恒流、脉冲工况下SP2D 模型和ADME 模型的终端电压输出.结果表明:ADME 模型较为简单、计算效率和估算精度高,可以有效评估电池容量老化衰退,得到理想的锂离子动力电池外特性曲线.

1 引言

锂离子电池由于具有良好的稳定性、较高的能量密度及较长的使用寿命被广泛应用于纯电动汽车以及各种储能设备中[1,2].电池模型的建立对于电池的能量使用效率及使用安全性具有重要意义[3].根据模型种类不同,可将模型分为描述电池外部特性的等效电路模型(equivalent circuit models,ECM)[4-6]和描述电池内部反应机理的电化学模型.

电池系统具有高度非线性的特点,在工作及静置过程中电池的各项性能参数处于不断变化中[7].ECM 通过各元器件模拟得到电压响应,对前期的试验依赖较大,无法跟踪电池系统内部不断变化的物理量参数,再加上ECM 外延……