北京理工大学、宾夕法尼亚州立大学、北京电动汽车协同创新中心

目录

1. 介绍

2. 电化学模型标定

3. 发热量估算算法

4. 估算算法参数辨识

5. 估算算法验证

6. 总结

1.介绍

电池发热量准确估计对于电池性能有着重要意义。当前电池发热量估计方法有以下几种:

● 试验测量。适用于实验室环境

● 电化学模型。复杂不适于在线估算

● 基于Bernardi简化发热量方程。参数获取困难

本文作者通过测量一种内部加热电池（见下图）的表面和内部温度，利用简单的两状态传热方程来估算电池发热量。该电池通过在电池内部插入一个薄的镍箔，其一端与负极极耳焊接在一起，另一端伸出电池外部，作为独立的端口。通过控制正极与独立端口之间的开关，就可以实现电池内部加热的控制。

2.电化学电池标定

利用Autolion-3D进行不同温度下充放电试验标定

• 标定结果

3.发热量估算算法

将电池的传热简化为一个两状态的传热方程，通过测量的两个温度曲线，来估算发热量Q。

将上述常微分方程组离散

4.状态方程参数辨识

状态方程中有四个未知参数需要辨识。作为基准的“试验”数据来自Autolion-3D的计算结果，下图是模型输入的发热率和相应的温度曲线

利用上述结果，通过粒子群优化算法对状态方程中的四个参数进行辨识，结果如下

状态方程结果与电化学模型结果的对比如下，该结果表示辨识的质量

5.发热量估算算法

在不同工况下、不同冷却条件，与Autolion-3D计算结果对比，广泛验证该估算算法的效果

●快充过程中发热率估算的误差。a图为发热率对比，b/c/d图分别为1C/2C/5C的估算误差

●快充过充中发热率估算的误差。a图为风冷时发热率对比；c图为水冷时发热率对比；b/d图分别为两种冷却条件下的估算误差

6.结论

该两状态估算算法能够准确、快速、稳健地估算电池发热量，可用于在线估计