基于HPPC-FFRLS的锂电池等效模型参数在线辨识

目的为了实现锂离子动力电池的高精度状态监测与分析,方法针对锂离子动力电池二阶RC等效电路模型的参数在线辨识展开研究。搭建锂离子动力电池二阶RC等效电路模型;利用开路电压法与安-时积分算法相结合的方式进行电池荷电状态(SOC)评估;通过HPPC测试实验数据进行等效电路模型的离线参数辨识;以离线辨识结果作为系统状态初值,结合带遗忘因子的递推最小二乘算法(FFRLS)对锂离子动力电池二阶RC等效电路模型参数进行在线辨识;利用Simulink搭建电池状态监测和充放电控制仿真系统,对基于在线辨识参数的模型进行仿真测试;利用可编程电源和电子负载搭建实验平台。结果对比在线辨识参数的系统仿真输出、离线辨识参数的系统仿真输出和实验数据,结果表明:基于HPPC-FFRLS在线辨识的模型仿真输出的误差相对于HPPC实验法减小了50%;在线辨识策略克服了环境温度、电池老化、充放电倍率等因素对参数的影响;仿真初期系统波动明显减小,等效模型系统动态跟踪具有更高的精度,鲁棒性更好。结论基于HPPC-FFRLS的锂电池等效模型在线辨识保证了模型参数的有效性,简化运算量的同时提高了模型精度。

锂离子电池在高脉冲工况下老化机理的分析与研究

随着性能的不断提高,锂离子电池也开始应用到高能器件上,通常要求电池频繁做大电流脉冲放电。然而当前学术界对电池老化的研究只关注循环充、放电工况或其他车用工况,对高脉冲工况缺少研究。本文旨在研究高脉冲工况下锂离子电池老化特性及规律。在循环工况实验过程中,通过电性能测试,即容量测试、混合脉冲功率特性测试和容量增量测试,分析锂离子电池的老化特征。结果表明,相对于1 C循环老化工况,高倍率脉冲放电工况下的电池容量衰减更快,至480周循环容量衰退率就达到21.8%。内阻增加同样表现得迅速,480周循环极化内阻与欧姆内阻增长率分别达到85.0%与141.3%,是1 C循环工况电池的数十倍。同样IC/DV曲线变化也更加明显。

车用锂离子电池模型研究

选取二阶RC电路模型作为研究的等效电路模型,对所选取的锂离子电池进行脉冲放电试验,对电池参数进行辨识。基于Matlab/Simulink平台搭建锂离子电池二阶RC等效电路模型,将实际电池与电池模型放电阶段端电压历史数据进行对比,在混合功率脉冲特性(HPPC)工况与1C放电工况下对模型精度进行验证。结果表明2种工况误差率的绝对值可控制在3%以内,符合预期。

动力电池重要测试方法:混合脉冲功率特性测试

混合脉冲功率特性(Hybrid Pulse Power Characterization,简称HPPC)测试是动力电池性能评估中的一项重要的测试方法,该方法主要针对混合动力车用电池系统、模块以及电池单体进行性能评估及电源系统管理等。HPPC测试在混合动力电动车方面的应用较为全面,但对于纯电动车方面的应用还有较大研究空间。本文通过解读HPPC测试方法,对HPPC测试在电池性能评估、故障诊断及建模等方面的应用进行评述,为HPPC测试方法的扩展、纯电动车用动力电池测试方法的研究及相关标准的制定提供参考依据。

基于改进PNGV建模的锂电池SOC估算研究

锂电池通常以成组的方式使用,以满足大功率范围的需要。因此,需要电池管理系统(BMS)进行实时状态监控和安全控制,以确保使用过程中的安全性、动力性和耐久性。有效的等效建模和精确的荷电状态估计是电池管理系统中的关键技术。为了更好地对电池组的状态进行监控,在对三元动力锂电池进行大量试验研究的基础上,对传统的新一代汽车合作伙伴(PNGV)等效电路模型进行了改进,并在Matlab/Simulink下进行仿真。模型模拟值与实际端电压的偏差小于0.06 V,模型精度可达98%以上。在试验研究和电池精确建模的基础上,采用扩展卡尔曼滤波算法进行荷电状态(SOC)估算,其准确率可达96%以上。当初始荷电状态值偏离时,实际荷电状态值可以在50 s内快速恢复跟踪,实现锂电池荷电状态的准确估计。该方法为多状态变量模型的荷电状态估算提供了可靠依据。

基于EKF算法的锂电池SOC估算策略

在电池管理系统中,电池荷电状态(SOC)的准确估算具有重要的地位,其重要性不仅在于可以向使用者提示电池的剩余电量,更在于它是电池充放电管理和均衡控制管理的基础。而SOC受许多因素的影响,如温度以及电流的大小、方向等,它的准确预测也较困难。提出了一种用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法估计锂电池SOC的方法,建立电池仿真模型,通过混合动力脉冲能力特性(HPPC)试验进行了参数辨识。在恒流放电下模型的SOC估算误差约2.1%,说明该模型有效且易于应用。

基于AIC准则的锂离子电池高精度分段电路模型

针对单一等效电路模型表征锂离子电池特性不准确、全时段不一致、鲁棒性较差的问题,提出一种高精度的分段模型。基于Simulink构建了五种等效电路模型,采用混合动力脉冲特性实验辨识模型参数。基于AIC信息准则判定充电、放电和搁置等阶段和不同SOC处最佳模型。在DST动态应用测试工况下,将模型与二阶RC、三阶RC和内阻模型仿真比较。结果显示:采用分段模型最大误差至少降低22%、平均误差至少降低32%、均方差仅为0.058,表明该模型具有较高的精度和稳定性。

三元锂电池内阻特性的研究

以2.9 Ah三元锂电池为实验对象,参考FreedomCAR功率辅助型混合动力车电池测试手册,利用HPPC混合脉冲功率测试方法测试不同脉冲电流大小、不同脉冲时间长度下充放电过程中的内阻,实验温度为25℃,得出充放电状态下内阻的变化规律。实验结果表明,随着SOC的增加,充放电过程的内阻都呈现减小趋势,放电过程的内阻R值高于充电过程的内阻R值,且SOC=0.3后,放电过程的R值趋于稳定状态;随着脉冲电流大小的增加,内阻R值减小;随着脉冲时间的增加,内阻R值增加;SOC=0.1和SOC=0.2时的内阻R值明显大于SOC=0.3到SOC=0.9时的R值。

新能源汽车动力电池包生热量仿真分析

某车型电池包箱体空间较小,电池单体的散热效果受结构限制,在极端工况下极易产生电芯高温热失控问题进而影响行车安全。因此在该电池包设计过程中,电芯堆叠热设计就显得极为关键,文章采用Matlab仿真程序,基于戴维南单体电池模型和HPPC测试,完成了某新能源汽车电池包热生热量仿真分析,对比了25℃与40℃环境温度下电池单体在不同工况下的生热性能,为三维电池包热仿真提供必要的输入条件。

轨道交通备用电源模型搭建及参数辨识研究

轨道交通备用电源是为轨道交通车辆在紧急时刻提供应急供电,保障车辆在特殊情况下的可靠性。目前新能源汽车的动力电源模型的研究较多,因轨道交通备用电源的使用环境、运行工况等条件较为复杂,其模型方面的研究较少。本文探讨了轨道交通备用电源模型的适用类型、关键参数辨识方法等内容,形成较为完善的轨道交通备用电源模型的研究方法。该模型在轨道交通备用电源寿命、可靠性等研究方面可以起到重要作用。