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储能科学与技术 2024年第2期13卷 680-690页

作者：袁照凯范秋华王冬青孙天民青岛大学电气工程学院山东青岛266071

随着锂电池在电动车辆中的广泛应用,准确估计电池荷电状态(SOC)对于电池的安全性和使用性能至关重要。然而,变化温度环境条件下,传统Kalman估计方法降低电池SOC估计准确性。为解决上述问题,本研究提出了基于多新息自适应扩展卡尔曼滤波(... 详细信息

随着锂电池在电动车辆中的广泛应用,准确估计电池荷电状态(SOC)对于电池的安全性和使用性能至关重要。然而,变化温度环境条件下,传统Kalman估计方法降低电池SOC估计准确性。为解决上述问题,本研究提出了基于多新息自适应扩展卡尔曼滤波(MIAEKF)的SOC估计方法。首先,基于多组不同温度下测试实验获取的电池数据,利用带遗忘因子的最小二乘法(FFRLS)进行参数辨识,获得了多温度下不同SOC阶段的电池参数。其次,利用函数拟合的方法建立了以SOC、温度为自变量,电池参数为因变量的函数模型,用于描述电池参数的动态行为。最后,在此基础上引入了MIAEKF算法,该算法结合了自适应和多新息的思想,通过滑动窗口自适应调整过程噪声与测量噪声协方差,并将窗口的新息均值作为窗口最新时刻后验估计的新息来增加误差新息。选择合适的窗口长度与新息均值系数能够有效提升SOC估计精度。实验数据验证的结果表明,基于MIAEKF的SOC估计方法在相同条件下相较于传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)、自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)表现出更高的估计精度和稳定性。在多温度下,通过引入电池参数函数模型,MIAEKF能够自适应多个温度下的SOC估计,并且估计误差均在±1%以内。

关键词： MIAEKF 锂电池 SOC 多温度函数拟合

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碱富集对焦炭多温度溶损劣化行为的影响

碱富集对焦炭多温度溶损劣化行为的影响

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作者：史春雷华北理工大学

学位级别：硕士

随着“双碳”目标的提出,焦炭作为能量流和物质流的主要载体,在高炉冶炼过程中起到重要作用,但碱金属Na和K在高炉中循环富集会对焦炭强度产生影响。为弥补传统国标法测试条件的不足,探究碱富集对焦炭多温度溶损劣化行为的影响对理解焦... 详细信息

随着“双碳”目标的提出,焦炭作为能量流和物质流的主要载体,在高炉冶炼过程中起到重要作用,但碱金属Na和K在高炉中循环富集会对焦炭强度产生影响。为弥补传统国标法测试条件的不足,探究碱富集对焦炭多温度溶损劣化行为的影响对理解焦炭在高炉内的宏观溶损行为及全面评价焦炭质量具有重要意义。选取3种国标热性能差异较大的焦炭,采用单层蒸碱法对其进行碱蒸气量为5%的吸附实验,进而采用一种大型热重分析仪对三种焦炭碱富集前后的试样在模拟高炉软熔带温度区间内的6个典型温度点（1050℃～1300℃）下进行恒温等溶损实验,并对溶损后焦样的微观结构进行表征。结果表明,在传统国标实验条件下,碱富集使得焦炭的反应后强度CSR显著下降。而在固定溶损率为25%的多温度恒温等溶损实验条件下,焦炭的综合热性能与原始焦炭相比均有明显提升。究其原因,可归结到焦炭碱富集浓度由外向内降低,碱金属大量集中在焦炭表面,侵蚀效果也逐渐减弱,致使焦炭与CO发生溶损反应主要集中于表面,反应模式更加趋于“未反应核模式”占据主导。并且由于碱富集对溶损反应的催化作用使得焦炭溶损率达到25%所需时间大幅缩短,焦炭内部受到更好保护。此外,无论是在国标实验条件下还是多温度恒温等溶损实验条件下,Na-K联合富集对高CSR焦炭的催化均表现出拮抗作用,对低CSR焦炭的催化均表现出协同作用。碱富集对3种焦炭多温度溶损行为的影响存在共性规律也存在差异性,相同点在于K富集后的综合热性能优于Na富集,这主要是由于K对焦炭微米孔的综合扩孔作用、纳米孔结构发达程度的促进作用、微晶结构的破坏作用均大于Na,导致K对焦炭溶损反应的催化作用大于Na,在碱富集后溶损反应更趋于表面溶损的前提下,K富集焦炭能够更好地保护焦炭内核。不同点在于Na-K联合富集,这主要与Na-K联合富集对其气孔结构和基质结构的影响机制不同有关。此外,碱富集会改变各温度点下溶损对焦炭微观结构的影响。图38幅;表19个;参77篇。

关键词：碱金属焦炭多温度溶损行为微观结构

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适用于宽温度范围的锂离子电池SOC估计方法

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储能科学与技术 2024年第9期13卷 2983-2994页

作者：胡雪峰常先雷刘肖肖徐威张文彬安徽工业大学高校电力电子与运动控制重点实验室安徽马鞍山243032

精确的荷电状态(SOC)估计是确保动力电池安全稳定运行的关键所在。然而,在实际应用中,环境温度的变化以及噪声干扰等因素使得SOC的精确估计变得困难重重。为了解决这一问题,本文提出一种基于多新息自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波(MIARUKF)算... 详细信息

精确的荷电状态(SOC)估计是确保动力电池安全稳定运行的关键所在。然而,在实际应用中,环境温度的变化以及噪声干扰等因素使得SOC的精确估计变得困难重重。为了解决这一问题,本文提出一种基于多新息自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波(MIARUKF)算法的宽温度范围下锂离子电池SOC多时间尺度联合估计方法,该算法在无迹卡尔曼滤波(UKF)算法的基础上,融合多新息理论、自适应滤波与鲁棒算法。所提算法利用多新息向量对状态估计值进行修正,并对噪声协方差进行及时更新,从而提高SOC的估计精度,通过引入H∞滤波算法来提高该算法的鲁棒性。同时为了降低电池管理系统(BMS)的计算负担,使用UKF算法在宏观时间尺度上在线估计模型参数,采用MIARUKF算法在微观时间尺度上估计电池SOC。最后,在不同SOC初始值、不同温度条件下,对电池SOC的估计结果进行比较和分析,本文所提方法最大绝对误差和平均绝对误差分别为1.05%和0.42%,表明该算法具有较高的精度和较好的鲁棒性。

关键词：锂离子电池荷电状态多温度多新息自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波

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考虑锂电池温度和老化的荷电状态估算

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储能科学与技术 2024年第8期13卷 2813-2822页

作者：陈峥杨博赵志刚申江卫肖仁鑫夏雪磊昆明理工大学交通工程学院云南昆明650500 北京航天发射技术研究所北京100076

针对锂离子动力电池工作环境复杂且电池老化导致内部参数辨识精度低与荷电状态估计误差大的难题,本文提出了一种多新息最小二乘法与平方根容积卡尔曼滤波估计锂离子电池荷电状态的联合算法,实现动力电池在全服役周期内多温度条件下的状... 详细信息

针对锂离子动力电池工作环境复杂且电池老化导致内部参数辨识精度低与荷电状态估计误差大的难题,本文提出了一种多新息最小二乘法与平方根容积卡尔曼滤波估计锂离子电池荷电状态的联合算法,实现动力电池在全服役周期内多温度条件下的状态估算。首先,为解决传统最小二乘法对历史数据利用率低的问题,在最小二乘法中融入多新息理论,采用一阶RC等效电路建立电池模型,利用多新息最小二乘法对电池内部参数进行参数辨识;然后,采用平方根容积卡尔曼滤波估算电池SOC;最后,通过多温度全寿命的电池实验数据对本文所提算法进行验证,并且与扩展卡尔曼滤波、容积卡尔曼滤波算法进行对比,证明本文提出算法的有效性。实验结果表明:本文提出的多新息最小二乘-平方根容积卡尔曼滤波算法在多温度全寿命条件下,能够准确反映动力电池内部参数和精确估算电池SOC,电压平均绝对误差不超过40 mV,SOC的估算误差控制在2%范围内。

关键词：锂电池多新息最小二乘法平方根容积卡尔曼滤波多温度荷电状态

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基于不同温度下锂电池SOC和SOP联合在线估算研究

基于不同温度下锂电池SOC和SOP联合在线估算研究

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作者：陈晨南京邮电大学

学位级别：硕士

在当前社会环境下,锂离子能源电池因为其无污染,重量轻,储存量大的优点,在各个行业都得到广泛的应用,特别是在新能源电动汽车这个领域。而电池的荷电状态和峰值功率作为电池管理系统的重要部分,对电动汽车的加速制动、爬坡性能有着重要... 详细信息

在当前社会环境下,锂离子能源电池因为其无污染,重量轻,储存量大的优点,在各个行业都得到广泛的应用,特别是在新能源电动汽车这个领域。而电池的荷电状态和峰值功率作为电池管理系统的重要部分,对电动汽车的加速制动、爬坡性能有着重要影响。传统的电池峰值功率估算是基于Rint电阻模型的脉冲测试法,模型简单且估算误差大,存在着诸多问题,无法提高电池管理系统的性能。本文以18650三元锂电池的荷电状态（SOC,State of charge）和峰值功率（SOP,State of power）在线估算作为研究目标并搭建实验平台,根据电池荷电状态SOC和峰值功率SOP在线估算之间的对应关系,将电池这两个状态进行联合在线估算。首先,本文介绍并分析了锂电池的内部结构、反应原理以及参数特性,针对锂电池的端电压、内阻、容量等各个特性进行测试并研究,考虑到锂电池的内部参数和状态,本文选取二阶RC等效电路模型作为本课题模型,在不同的环境温度下,采用改进的辨识方法对锂电池进行参数的在线辨识,研究各参数在不同环境温度下的变化情况,提高了辨识的精度。其次,本文在分析了常见的锂电池SOC估算方法基础上,根据不同温度下的在线辨识的模型参数,通过改进的扩展卡尔曼滤波法,即差分选择算法对原扩展卡尔曼滤波算法中固定的滤波噪声方差进行优化,使噪声方差根据环境的变化而自动做出调整,使用这个不断变化的方差代入到原扩展卡尔曼滤波算法中,完成循环工况下SOC的在线估算。通过模拟不同温度下的UDDS工况,将算法估算值与真值比较,验证了该方法误差波动小且具有适用性。最后,本文基于对电池参数的试验及测试,考虑到锂电池荷电状态SOC对峰值功率SOP的影响以及单参数估算的限制等问题,采用基于二阶RC模型和多参数约束的峰值功率估算方法,介绍了估算公式,根据改进的EKF（扩展卡尔曼滤波）算法,对电池SOC与SOP两者进行联合在线估算,并进行了不同温度下的实验验证,分析了两者的在线估算精度和适用性。

关键词：锂离子电池等效电路模型多温度改进的EKF算法 SOC与SOP联合估算

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基于Master Curve方法的Q345R钢断裂韧性研究

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压力容器 2016年第2期33卷 10-16,66页

作者：桂乐乐寿比南徐彤朱良中国特种设备检测研究院北京100029 北京工业大学北京100124

进行了国产Q345R钢在韧脆转变区的拉伸试验、夏比冲击试验和落锤试验,分别采用单温度法和多温度法获得1英寸厚CT试样的Master Curve曲线,并和ASME,API以及BS等规范中断裂韧性估算公式进行对比。结果表明,单温度法和多温度法获得的参考温... 详细信息

进行了国产Q345R钢在韧脆转变区的拉伸试验、夏比冲击试验和落锤试验,分别采用单温度法和多温度法获得1英寸厚CT试样的Master Curve曲线,并和ASME,API以及BS等规范中断裂韧性估算公式进行对比。结果表明,单温度法和多温度法获得的参考温度T_0基本一致,大约为-105℃。主曲线法能够很好地包络各种估算公式推断出的断裂韧性与温度关系曲线,并且在足够保守的前提下,比ASME的K_(IC)下包络线更具经济性和灵活性。

关键词： Master Curve方法断裂韧性单温度多温度参考温度

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