國(guó)內(nèi)外電池模型研究現(xiàn)狀ppt課件

1、電池管理一 電池管理幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)二 影響電池SOC的因素三 國(guó)內(nèi)外研究電池模型幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)1 電池組的安全快速充電技術(shù)2 均衡技術(shù)3 荷電狀態(tài)State of Charge，SOC計(jì)算技術(shù)。電池組的安全快速充電技術(shù)1 電池在充電過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化構(gòu)成的極化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電池電壓升高，充電效率降低，充入電池的電量減少。2 傳統(tǒng)：恒流、恒壓充電3 如今：多階段恒流充電、恒流恒壓充電、自適應(yīng)快速充電、變電間歇快速充電、放電脈沖去極化等智能充電方法。均衡技術(shù) 能量耗散型：是在電池單體兩端并聯(lián)電阻支路，通過(guò)能量消耗的方法來(lái)限制電池的端電壓。（消耗電池組的能量，而且不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均衡

2、) 非能量耗散型:采用開(kāi)關(guān)電容均衡、雙向DC/DC動(dòng)態(tài)均衡等技術(shù)控制電池單體間能量的流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電池組的均衡.(控制要求較高，消耗電池組的能量較少，而且能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均衡,研究熱點(diǎn))SOC算法1 常用的SOC算法：安時(shí)法、電壓法、內(nèi)阻法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和卡爾曼濾波法等。2 安時(shí)法將電池看作黑箱，不關(guān)心電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，算法簡(jiǎn)單易行，被廣泛應(yīng)用，但是它會(huì)產(chǎn)生累積誤差且無(wú)法消除；3 電壓法和內(nèi)阻法是根據(jù)電池電壓電壓法和內(nèi)阻法是根據(jù)電池電壓和內(nèi)阻與SOC的固定函數(shù)關(guān)系來(lái)對(duì)SOC進(jìn)行估計(jì)，也得到了廣泛應(yīng)用；4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和卡爾曼濾波法是最近幾年才應(yīng)用于SOC估計(jì)中的智能算法，原理較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有一定難度。溫度

3、因素 1 體現(xiàn)方面：電池容量，電池電動(dòng)勢(shì)，電池自放電率 2 溫度修正00Q(t)=m Q(t )+( )tTti t dt00Q(t)=Q(t )+( )tti t dt0()()/TSOCtQtmQ000( )( )( )/tTtSOC tSOC tK i t dt Q1TTKm放電倍率因素 1 Peukert就總結(jié)出了放電容量和放電電流關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式. 2 放大倍率修正nI tk1 nQIk2121lglglglgttnII 111100()nQIQI01001( )( )ttQ tQ tI dt0010( )( )( )/ttSOC tSOC tki t dt Q111k0010( )(

4、 )( )/tTtSOC tSOC tk k i t dt Q電池壽命因素蓄電池經(jīng)歷一次充放電稱(chēng)為一個(gè)充放電周期，在一定的放電制度下，電池容量降至某一規(guī)定值之前，電池所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)，稱(chēng)為二次電池的循環(huán)壽命。Kl為SOH補(bǔ)償?shù)娜萘啃拚禂?shù)。0100()( )() /tTltk kSOCtSOCti t dt Qk1 線性模型 該模型只是用常值電阻R簡(jiǎn)單地等效電池的歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，而不考慮它受電池SOC、溫度和電流等因素的影響。2 Thevenin模型1 該模型有動(dòng)靜態(tài)特性，考慮溫度、電流以及充放電動(dòng)態(tài)差異的情況下可以較準(zhǔn)確地模擬電池的充放電行為。2 圖中的E是電池電動(dòng)勢(shì)，在同一溫度下與SO

5、C有固定的函數(shù)關(guān)系。R1是電池的歐姆內(nèi)阻，由電極材料、電解液、隔膜內(nèi)阻及各部分零件的接觸電阻組成；R2是電池的極化內(nèi)阻，它是電化學(xué)反應(yīng)時(shí)由極化引起的電阻，包括電化學(xué)極化和濃差極化引起的電阻，它與電容C并聯(lián)構(gòu)成容阻回路，用于模擬電池極化產(chǎn)生和消除過(guò)程中表現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)特性。3 四階動(dòng)態(tài)模型1 Gignioi提出的四階動(dòng)態(tài)模型。模型由兩部分組成：第一部分由代表電解液反應(yīng)內(nèi)阻的R3，代表電池歐姆內(nèi)阻的R2和與之相關(guān)的電容C2，以及代表能量損失的電阻R1及與之相關(guān)的電容C1組成；第二部分由代表電池自放電特性的RS和ES組成。2 提高電池模型的階數(shù)，更為準(zhǔn)確的模擬。處理器速度的要求很高，其中各個(gè)參數(shù)的確定是由很多經(jīng)驗(yàn)化的數(shù)據(jù)得到。4 經(jīng)驗(yàn)公式模型 1 非線性動(dòng)靜態(tài)特性也可以用一些非線性的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)模擬，下面幾個(gè)比較常用的經(jīng)驗(yàn)公式模型。2 公式中的yk表示端電壓，zk表示電池的SOC,R是電池內(nèi)阻，E0表示電池SOC為100時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，Ki、K2、K3是沒(méi)有物理意義的系數(shù)。3 Shepherd模型 ：4 Unnewehr universal模型：5 Nernst模型：6上述經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行總結(jié)，得到了如下的復(fù)合模型：模型中參數(shù)都由實(shí)驗(yàn)數(shù)