基于电化学模型的锂离子电池多尺度建模及其简化方法

发布时间：2018-07-25 06:27

【摘要】：锂离子电池的精确建模和状态估计对于电动汽车电池管理系统非常重要,准二维(P2D)电化学模型由于计算复杂,难以直接应用于电池管理的参数在线估计和实时控制中.本文基于多孔电极理论和浓度理论,提出一种考虑锂离子液相动力学的简化准二维(SP2D)模型.忽略锂离子孔壁流量沿电极厚度方向的变化求解SP2D模型所描述的锂离子电池锂浓度分布,基于锂离子电池电化学平均动力学行为求解固相和液相电势变化,推导出电池电压计算的简化表达式;采用恒流、脉冲以及城市循环工况放电电流对比分析了严格P2D模型与SP2D模型的终端电压和浓度分布.结果表明:SP2D模型在保持较高计算精度的同时,可显著提高计算效率.
[Abstract]:The accurate modeling and state estimation of Li-ion battery is very important for the battery management system of electric vehicle. Due to the complexity of calculation, the quasi-two-dimensional (P2D) electrochemical model is difficult to be directly used in on-line parameter estimation and real-time control of battery management. Based on the porous electrode theory and the concentration theory, a simplified quasi-two-dimensional (SP2D) model considering the lithium-ion liquid kinetics is proposed. The distribution of lithium concentration in lithium ion battery described by the SP2D model is ignored. Based on the electrochemical average kinetic behavior of lithium ion battery, the change of solid phase and liquid phase potential is solved. The simplified expression of battery voltage calculation is derived, and the terminal voltage and concentration distribution of strict P2D model and SP2D model are analyzed by using constant current, pulse and discharge current in urban cycle. The results show that the calculation efficiency can be significantly improved by using the w / SP2D model while maintaining high accuracy.
【作者单位】： 西安理工大学机械与精密仪器工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(批准号:51675423)资助的课题~~
【分类号】：TM912

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨绍斌,胡浩权;锂离子电池[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2000年06期

2 赵健,杨维芝,赵佳明;锂离子电池的应用开发[J];电池工业;2000年01期

3 ;如何正确使用锂离子电池[J];电子科技;2000年09期

4 ;我国第一条现代化锂离子电池生产线在潍坊建成投产[J];电池工业;2001年01期

5 陈洪超;李相东;;锂离子电池原理、研究现状与应用前景[J];军事通信技术;2001年01期

6 ;新型锂离子电池[J];炭素技术;2002年03期

7 朱晓军;;全球最薄锂离子电池[J];家庭电子;2002年03期

8 启明;高容量锂离子电池负极[J];金属功能材料;2003年01期

9 杨捷;锂离子电池的特点与使用[J];现代电视技术;2003年05期

10 周园 ,韩金铎;锂离子电池:机遇与挑战共存——参加“锂离子电池与电动车”研讨会有感[J];盐湖研究;2003年02期

相关会议论文 前10条

1 许名飞;郭永兴;李新海;吴显明;;锂离子电池气胀问题探析[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年

2 王宏伟;邓爽;肖海清;王超;杨宗辉;施亚申;;锂离子电池误使用的安全检测与分析[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年

3 刘勇;盘毅;谢凯;芦伟;;锂离子电池的存储性能研究[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年

4 张俊乾;;锂离子电池中的扩散应力和破坏[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

5 康慨;戴受惠;万玉华;王树安;;我国锂离子电池的研究与发展[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

6 张千玉;马晓华;;二甲苯用作锂离子电池过充保护添加剂的研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

7 张千玉;马晓华;;新型锂离子电池过充保护添加剂的研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

8 朱静;于申军;陈志奎;何显能;周永超;李贺;;水分对锂离子电池性能的影响研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

9 崔少华;杨晓民;;圆型锂离子电池渗液不良分析[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（2）[C];2009年

10 李琳琳;王斌;吴宇平;T.van Ree;;甲基苯基二-(甲氧二乙基)硅烷用作锂离子电池功能性添加剂的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

相关重要报纸文章 前10条

1 徐恒 诸玲珍;锂离子电池安全备受关注[N];中国有色金属报;2008年

2 李燕京;锂离子电池国标年内将出台[N];中国消费者报;2008年

3 本报记者 冯健;动力锂离子电池：安全性制约应用[N];中国电子报;2009年

4 中国化学与物理电源行业协会秘书长 刘彦龙;锂离子电池新应用看上去很美[N];中国电子报;2013年

5 广西 何国祯;锂离子电池的点点滴滴[N];电子报;2013年

6 湖北 朱少华 编译;一款锂离子电池监控管理电路[N];电子报;2014年

7 李文;上半年锂离子电池行业总产值近400亿元[N];中国电子报;2014年

8 昆明 兰得春 编译;数分钟就能充满电的锂离子电池[N];电子报;2014年

9 河北 王春明;锂离子电池的使用维护[N];电子报;2004年

10 河北 周炳峻 刘峰 赵艳军;走出锂离子电池使用的五个误区[N];电子报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 刘金龙;锂离子电池高性能富锂锰基正极材料的研究[D];复旦大学;2014年

2 刘玉荣;锰基混合型金属氧化物孪生微纳结构的制备、形成机理与储锂性能[D];山东大学;2015年

3 易金;锂离子电池钒基负极材料的研究[D];复旦大学;2014年

4 张千玉;绿色能源材料钛酸锂的改性及其回收再利用的研究[D];复旦大学;2014年

5 袁庆丰;锂离子电池硅基复合负极材料和电池安全性的研究[D];华南理工大学;2015年

6 明海;高容量或高倍率锂离子电池材料的合成与相应全电池的组装研究[D];苏州大学;2015年

7 杨智博;高性能锂离子电池硅/锗电极的设计与制备[D];兰州大学;2015年

8 张立强;锂离子电池多物理模型参数辨识及健康特征提取[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 张蓉瑜;锂离子电池正极材料磷酸钒锂的表面改性与应用研究[D];吉林大学;2016年

10 李丹;铁基氧化物半导体作为锂离子电池负极材料的研究[D];兰州大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 张涛;失效锂离子电池破碎特性研究[D];华东交通大学;2011年

2 马宇宏;锂离子电池热安全性研究[D];电子科技大学;2013年

3 王会军;过渡金属氧化物和过渡金属硫化物作为锂离子电池负极材料的研究[D];西南大学;2015年

4 任婉;锂离子电池镍—锰二元正极材料的研究[D];华南理工大学;2015年

5 李娟;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备与研究[D];广东工业大学;2012年

6 玄哲文;微纳结构MnO_2及CuO的制备及作为锂离子电池负极的性能研究[D];云南民族大学;2015年

7 邢程程;原位生长FeS纳米结构薄膜及其在锂离子电池中的应用[D];浙江大学;2015年

8 白钢印;锂离子电池高电压正极材料镍猛酸锂的合成与改性研究[D];昆明理工大学;2015年

9 宋赢;锂离子电池二氧化钛负极材料掺杂改性及电化学行为研究[D];辽宁大学;2015年

10 安平;聚酰亚胺锂离子电池隔膜的制备及其性能研究[D];陕西科技大学;2015年

，

本文编号：2142927