【摘要】：船用鋰電池是新能源船舶的重要設備,鋰電池SOC是船舶可靠安全運行方面的重要依據(jù)。由于鋰電池具有非線性特點以及復雜的外部工況,如何快速精確的預測鋰電池SOC電量是需要研究的重要問題。提出利用鋰電池電化學模型,分析鋰電池內(nèi)部反應過程和鋰離子擴散形態(tài),在濃溶液理論和平均理論的條件下,使用有限差分法對擴散過程進行離散,從而簡化動力學模型。利用上述模型搭建了實驗平臺,并用卡爾曼濾波方法對電池的SOC進行實時估計,選擇混合動力船舶實驗室各類船舶工況數(shù)據(jù)對預測方法進行仿真驗證。仿真結(jié)果表明,利用降階電化學模型結(jié)合卡爾曼濾波方法能提高船用鋰電池SOC預測精度。
【圖文】：

來說，電化學模型在準確估計電池荷電狀態(tài)及電池壽命、健康狀態(tài)等方面的效率有了明顯的提高。針對鋰電池SOC預測精度的問題，本文建立了降階電化學模型，根據(jù)濃溶液理論和平均電極理論得到簡化模型。在此基礎上，利用卡爾曼濾波算法對鋰電池內(nèi)部鋰離子擴散狀態(tài)進行估計，并計算出鋰電池SOC。通過實驗和仿真驗證了該方法的有效性。2鋰電池電化學模型鋰電池一般由三部分構(gòu)成:兩個電極和一個隔膜。對于多孔電極的鋰電池，每個電極由鑲嵌在電解質(zhì)溶液中的固體基質(zhì)構(gòu)成，隔膜由有機溶劑組成用來隔離電子的通過，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1鋰電池結(jié)構(gòu)示意圖放電過程中，負極活性粒子中的鋰離子擴散到粒子表面發(fā)生反應進入電解質(zhì)溶液中，然后鋰離子穿過隔膜擴散到正極活性粒子表面發(fā)生化學反應進入粒子中，反應過程中產(chǎn)生的電子進入集流體然后穿過外電路形成電流�；陔姌O多孔理論，電極被表現(xiàn)成沿電極方向的球形活性粒子，其化學反應發(fā)生在球形粒子表面。一組偏微分方程描述了電池系統(tǒng)動態(tài)過程的四個變量，分別是固相濃度ce，液相濃度cs，，固相電位φs，液相電位φe。固相液相電位描述如下

本文編號：2516375