基于改进等效电路模型的高比能量储能锂电池系统功率状态估计

作     者：杨新波 郑岳久 高文凯 任东生 韩雪冰 欧阳明高 YANG Xinbo;ZHENG Yuejiu;GAO Wenkai;REN Dongsheng;HAN Xuebing;OUYANG Minggao

作者机构：上海理工大学机械工程学院上海市杨浦区200093 汽车安全与节能国家重点实验室(清华大学)北京市海淀区100084 

出 版 物：《电网技术》 (Power System Technology)

年 卷 期：2021年第45卷第1期

页      面：57-66页

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51877138) 上海市青年科技启明星项目(19QA1406200) 

主　　题：极化内阻电流依赖性 SOP估计 等效电路模型 高比能量电池 

摘      要：针对高比能量电池大倍率下的电化学特性特殊性,用传统的等效电路模型(equivalent circuit model,ECM)估计功率状态(state of power,SOP)存在精度较低的问题,提出一种拓展的等效电路模型(extended equivalent circuit model,E-ECM)进行SOP估计。分析锂离子动力电池负载电流对极化内阻的影响,基于不同倍率测试和最小二乘的方法建立极化内阻与电流的关系;通过引入SOC偏差△z的概念,来描述电池内部的固相扩散反应引起的扩散压降,对部分SOC区间的△z进行了拟合预测;构建了考虑极化内阻电流依赖性和扩散压降的E-ECM模型,基于E-ECM模型进行电压限制下的10s和180s的SOP估计。搭建了面向单体电池的基本性能实验和SOP最大电流实验平台,分析结果表明,基于模型的最大电流平均误差不超过0.41%、最大误差0.51%左右,基于拟合预测△SOC处的最大电流误差为1.47%,验证了E-ECM模型对SOP估计的有效性和准确性,为锂离子动力电池管理系统功率状态估计与控制提供了理论支撑。