文档介绍：锂离子动力电池快速充电技术研究
国家自然科学基金青年基金项目
51407038
项目负责人:郭毅锋
广西科技大学
2016年8月
项目研究目标
1. 建立一种可靠有效的最优集中参数锂离子动力电池
模型,提出一种基于扩展卡尔曼滤波的改进SOC估计
方法;
2. 提出一种带负脉冲放电的快速脉冲充电方法,制定
合理的快速充电控制策略,确实加快电动车辆锂离子
动力电池的快速充电;
3. 研制具备本课题所研究的充电方法及控制策略的电
动车辆锂离子动力电池快速充电系统,对所提出方法
、策略进行验证;
项目研究目标
4. 发表高水平科研论文8篇以上,其中SCI/EI 检索4篇
以上;
5. 以本项目研究为基础,申请国家发明专利2项,实用
新型专利1项;
6. 提交电动车辆锂离子动力电池快速充电系统实验分
析报告一份。
7. 培养硕士研究生2名;
项目研究内容
1. 锂离子动力电池充放电特性研究;
2. 锂离子动力电池最优模型研究;
3. SOC估计方法研究;
4. 带负脉冲充电系统控制策略研究
项目进展情况 1
能进行了实验研究与分析。知道了在充电过程中,电
池到达最大允许电压所需的时间会随着充电电流的加
大而逐渐缩短;而在放电过程中,电池所能放出的电
量会随放电电流的加大而逐渐减小。
通过实验分析可以知道,在充电过程中提高充电
电流和适当的添加大电流放电阶段可缩短充电所需时
长。另外系统的分析了电池极化现象产生的原因,明
确了要使电池能够高效快速无损的充电,在充电历程
中可以找到减小或消除电池极化的方法。
项目进展情况 2
研究分析了马斯三定律这一快速充电理论,就消
除电池极化现象、提高充电速度的办法进行探究,提
出了带负脉冲快速充电法。
-恒压充电方式与带
负脉冲充电方式进行对比实验,结果表明,带负脉冲
,放出的电量是
,在充放电电流允许的波动范围内,该方法比
1C恒流-%,充入和
。故此说明了
带负脉冲充电方法能消除电池极化,提高充电速率。
项目进展情况 3
提出了基于模糊控制的充电系统控制方法,根据
前期研究对控制器如何进行论域选择和模糊规则设计
进行了分析研究。
确定了双模糊控制器的控制方法:充电电流模糊
控制器主要是针对充电时刻所施加的电流做出调控,
确保电池可以在大电流下达到充电快速性的效果。放
电电流模糊控制器是对放电负脉冲进行控制,用以抑
制充电历程中产生的极化,使得其整个充电历程能够
长时间接受大电流。
进行仿真,从输出曲面中可知,模糊控制较为可
靠的实现了对充电电流和负脉冲放电电流的控制。
项目进展情况 4
通过Stropower动力电池测试平台,针对快速充电
方法中提及的关键物理量采取相应的对比实验,在保
证充电电量和放出电量的前提下,带负脉冲快速充电
法比三阶段式充电法节省时间1583s(%)。
在对电池循环使用次数的测试实验中,用带负脉
冲快速充电法对电池充放电多次后,电池放电容量的
%。
项目进展情况 5
系统比较了十二个集中参数电池模型,从模型复
杂度、在训练和验证数据集上的精度以及多电池数据
下的推广能力方面正在开展研究。
相关数据表明,相同化学材质的电池(如锂离子
电池)具有非常相似的表现,尤其对于新电池而言;
由此,可能推广基于单个电池数据建立的模型,用于
其他相邻电池的预测;从而建立有效的电池优化模型
以及更为正确的SOC估计算法。
项目成果概要 1
[1] Huang Limin, Guo Yifeng*, Zhao Zeshuang. Study on
Prediction Algorithm of AUKF for the Lithium-ion battery
SOC. IEEE International Conference munication
Problem-Solving, 2015: 608-610.(EI收录)
[2] 郭毅锋*,王志福,梁程华,黄丽敏,Fast charging
systems design for lead-acid battery,Journal of Beijing
Institute of Technology, 2014, vol23(2):220-224.(EI收录)
[3