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基于等效电路的内阻自适应锂离子电池模型

同济大学学报（自然科学版） 2010年第1期38卷 98-102页

作者：戴海峰魏学哲孙泽昌同济大学汽车学院上海201804

根据目前动力蓄电池模型研究的现状,分析了各种电池模型的优缺点,提出了一种非线性的等效电路电池模型,并通过卡尔曼滤波算法,在线辨识电池内阻,得到内阻自适应电池模型.通过两种实验,分别在不同电流循环工况和环境温度下测试模型的适应... 详细信息

根据目前动力蓄电池模型研究的现状,分析了各种电池模型的优缺点,提出了一种非线性的等效电路电池模型,并通过卡尔曼滤波算法,在线辨识电池内阻,得到内阻自适应电池模型.通过两种实验,分别在不同电流循环工况和环境温度下测试模型的适应性,结果表明,该模型可以较好地反映电池的动态特性,并能适应电流、荷电状态、温度等变化对电池的影响.

关键词：内阻自适应锂离子动力电池等效电路模型卡尔曼滤波

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质子交换膜燃料电池建模研究评述

同济大学学报（自然科学版） 2020年第6期48卷 880-889页

作者：戴海峰袁浩鱼乐魏学哲同济大学汽车学院上海201804

车用动态工况下,质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部压力、温度和气体浓度直接影响整个系统的性能和耐久性,因此需要借助数学模型分析电池内部传质、传热和化学反应过程,以优化燃料电池系统设计及控制。然而,燃料电池是一个非线性、多输入... 详细信息

车用动态工况下,质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部压力、温度和气体浓度直接影响整个系统的性能和耐久性,因此需要借助数学模型分析电池内部传质、传热和化学反应过程,以优化燃料电池系统设计及控制。然而,燃料电池是一个非线性、多输入、强耦合的系统,模型的建立涉及从原子分子级尺度,到材料晶格结构级尺度,再到部件、电堆和系统级尺度。针对多尺度建模问题,从关键部件、单体、电堆及系统等角度,对不同尺度的建模方法进行全面梳理,并阐述了未来建模的挑战及发展趋势。

关键词：质子交换膜燃料电池多尺度建模

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插电式燃料电池车锂电池热管理系统设计

同济大学学报（自然科学版） 2012年第4期40卷 589-595,609页

作者：戴海峰党丰玲朱维魏学哲同济大学汽车学院上海201804 上海燃料电池动力系统有限公司上海201804 上海恒动汽车电源有限公司上海201804

采用强制风冷的方案,对世博燃料电池插电式混合动力微型车40A.h磷酸铁锂动力电池系统进行了热管理的结构设计和性能研究.详细分析了动力蓄电池的散热需求,在此基础上,结合整车布置,完成了热管理系统的结构设计,并对设计结果进行了数值模... 详细信息

采用强制风冷的方案,对世博燃料电池插电式混合动力微型车40A.h磷酸铁锂动力电池系统进行了热管理的结构设计和性能研究.详细分析了动力蓄电池的散热需求,在此基础上,结合整车布置,完成了热管理系统的结构设计,并对设计结果进行了数值模拟.将设计方案制作成实体样品,分别在不同的环境温度下,以一定的电流工况对电池加载,测试电池系统的温升情况.最后,对世博运营过程中具有代表性的两日测试数据进行了分析.仿真计算结果、测试试验结果以及实车数据分析结果均表明,设计方案在电池系统温升控制和电池单体温度一致性控制方面都达到了预期的需求.

关键词：插电式混合动力磷酸铁锂电池系统热管理数值模拟测试评价

质子交换膜燃料电池电化学阻抗谱弛豫时间分布研究

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机械工程学报 2020年第22期56卷 120-130页

作者：袁浩戴海峰杜润本魏学哲同济大学汽车学院上海201804 同济大学新能源工程中心上海201804

电化学阻抗谱技术能够获取燃料电池不同频率阻抗,但对阻抗的构成缺乏进一步解析,难以直接构建精准的等效电路模型进行阻抗拟合分析,而弛豫时间分布(Distribution of relaxation time,DRT)方法不需要定义特定的等效电路模型,即可解析燃... 详细信息

电化学阻抗谱技术能够获取燃料电池不同频率阻抗,但对阻抗的构成缺乏进一步解析,难以直接构建精准的等效电路模型进行阻抗拟合分析,而弛豫时间分布(Distribution of relaxation time,DRT)方法不需要定义特定的等效电路模型,即可解析燃料电池不同时间常数的极化过程。针对实验室用质子交换膜燃料电池,在不同运行条件下对其进行阻抗谱测量,并通过Kramers-Kronig关系验证所记录阻抗数据的质量。基于DRT分析方法,系统地解释阻抗谱中各频段阻抗对应的物理或化学意义。研究表明,该电池的电化学阻抗谱主要由3个不同时间常数频段的极化阻抗构成,通过与运行条件相关性的系统分析,确定低频段阻抗为氧气在多孔介质中的传输阻碍,中频段阻抗为与氧还原反应有关的电荷传递阻碍,中高频段阻抗为阴极催化剂层中的质子传输阻碍。为进一步确定DRT分析结果的合理性,采用等效电路模型拟合测量的阻抗数据,辨识的电阻元件参数变化趋势与DRT分析结果一致。

关键词：质子交换膜燃料电池电化学阻抗极化过程弛豫时间分布等效电路模型

一种四稳态数字电磁执行器阵列设计及磁场模拟分析

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机械科学与技术 2020年第4期39卷 508-515页

作者：呼延鹏飞代海风胥光申西安工程大学机电工程学院西安710600

为了消除模拟执行器中安装反馈传感器造成的空间局限性对系统紧凑性设计需求带来负面影响和多磁体环境下空间静磁力耦合计算复杂等问题,应用电磁驱动原理设计并静态模拟分析了一种新型四稳态数字电磁执行器阵列,绘制阵列结构的磁通密度... 详细信息

为了消除模拟执行器中安装反馈传感器造成的空间局限性对系统紧凑性设计需求带来负面影响和多磁体环境下空间静磁力耦合计算复杂等问题,应用电磁驱动原理设计并静态模拟分析了一种新型四稳态数字电磁执行器阵列,绘制阵列结构的磁通密度空间分布图,并基于Furlani空间磁感应方程进行阵列系统空间磁场建模,提出了新型多磁体间快速静磁耦合计算方法(单重叠加法)。模拟对比结果表明,单重叠加法的模型(即Matlab模型)与系统校验模型(即Radia模型)相比,单磁体所受静磁合力最大误差仅为2.94%;与传统计算方法(多重叠加法)相比,单重叠加法计算效率提高约65.82%,有较好的准确性和高效性;执行器阵列空间磁通密度分布具有均匀性、一致性和独立性。

关键词：数字电磁执行器电磁驱动四稳态磁场模拟

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锂离子电池单体热模型研究动态

汽车工程 2013年第3期35卷 285-291页

作者：宋丽魏学哲戴海峰孙泽昌同济大学汽车学院新能源汽车工程中心上海201804

本文中阐述了锂离子单体电池热模型的基本理论,介绍了国内外目前关于锂离子电池热模型的研究动态;将模型分为均一化参数模型和分布化参数模型,并对其基本理论和方法进行了分析和归纳;指出了现有锂离子电池热模型的不足和未来的发展趋势... 详细信息

本文中阐述了锂离子单体电池热模型的基本理论,介绍了国内外目前关于锂离子电池热模型的研究动态;将模型分为均一化参数模型和分布化参数模型,并对其基本理论和方法进行了分析和归纳;指出了现有锂离子电池热模型的不足和未来的发展趋势;最后讨论了不同类型模型对锂离子电池单体设计和热管理等方面的指导意义。

关键词：锂离子电池热模型生热率耦合模型

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质子交换膜燃料电池电化学阻抗谱敏感性研究

机械工程学报 2021年第14期57卷 40-51页

作者：张少哲戴海峰袁浩明平文魏学哲同济大学汽车学院上海201804 同济大学新能源工程中心上海201804

电化学阻抗谱能被用来表征燃料电池内部状态和电化学行为信息,通过构建合适的等效电路模型拟合电化学阻抗谱,可辨识和量化燃料电池内部不同的极化过程及状态。针对质子交换膜燃料电池,系统研究电流密度、工作温度、压力、阴/阳极进气过... 详细信息

电化学阻抗谱能被用来表征燃料电池内部状态和电化学行为信息,通过构建合适的等效电路模型拟合电化学阻抗谱,可辨识和量化燃料电池内部不同的极化过程及状态。针对质子交换膜燃料电池,系统研究电流密度、工作温度、压力、阴/阳极进气过量系数和阴/阳极进气湿度7种外部工作条件对燃料电池电化学阻抗谱的影响。基于等效电路法,对阻抗谱各频段阻抗的变化及其对工作条件的敏感性进行分析和讨论。研究表明,燃料电池损耗在低、中、高电流密度下分别由活化损耗、欧姆损耗和传质损耗主导;在固定电流密度下,电池温度、压力、阴极进气过量系数和阴极进气湿度对阻抗谱影响较大;欧姆阻抗是对阴阳极进气湿度变化最敏感;阳极活化阻抗仅对阳极进气过量系数和阳极进气湿度较为敏感;阴极活化阻抗是对阴极过量系数最敏感,其次是温度和压力;传质阻抗对阴极过量系数敏感程度最大,压力和温度次之;为燃料电池工作条件优化和内部状态的监测与诊断研究提供指导。

关键词：质子交换膜燃料电池电化学阻抗谱等效电路模型工作条件敏感性分析

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软包锂离子电池应力特性及其建模

同济大学学报（自然科学版） 2020年第2期48卷 231-240页

作者：尤贺泽戴海峰于臣臣魏学哲同济大学汽车学院上海201804 智能型新能源汽车协同创新中心上海201804 上汽集团技术中心上海201804

锂离子电池是一个电-热-力耦合系统,对其充放电过程中力学特性的研究有重要意义。通过位移式应力传感器,测量并分析了软包单体锂离子电池在不同状态下的静态应力以及不同充放电电流下的动态应力特性。研究了电流、荷电状态、历史运行工... 详细信息

锂离子电池是一个电-热-力耦合系统,对其充放电过程中力学特性的研究有重要意义。通过位移式应力传感器,测量并分析了软包单体锂离子电池在不同状态下的静态应力以及不同充放电电流下的动态应力特性。研究了电流、荷电状态、历史运行工况等因素对电池应力变化的影响规律,并通过拟合优度分析和相关性检验,建立了可靠的应力特性多元回归模型。研究表明,静态应力与电池SOC有单调对应关系;动态应力产生于充放电过程,且充电电流越大,动态应力越大。所建立的电池应力模型可较好地描述电池在充电不同阶段、不同电流下的应力变化。

关键词：软包锂离子电池静态应力动态应力建模

不同温度与荷电状态下锂离子电池传荷电阻估计

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汽车工程 2020年第4期42卷 445-453,490页

作者：李日康王学远戴海峰魏学哲同济大学新能源汽车工程中心上海201804 同济大学电子与信息工程学院上海201804

基于锂离子电池伪二维模型并考虑老化机理建立电化学模型,基于该模型提出了在不同荷电状态和温度下传荷电阻折算方法。在4种不同循环老化工况后,通过获取不同温度和荷电状态下的电化学阻抗谱得到相应的传荷电阻,并采用该折算方法进行不... 详细信息

基于锂离子电池伪二维模型并考虑老化机理建立电化学模型,基于该模型提出了在不同荷电状态和温度下传荷电阻折算方法。在4种不同循环老化工况后,通过获取不同温度和荷电状态下的电化学阻抗谱得到相应的传荷电阻,并采用该折算方法进行不同状态下传荷电阻折算,结果表明折算的平均误差小于9%。该折算方法为利用不同温度和荷电状态下的传荷电阻进行电池寿命状态估计提供了新思路。

关键词：锂离子电池伪二维模型电池老化电化学阻抗谱传荷电阻