电动汽车用电池性能模型研究综述.pdf

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1、万方数据·综述·电动汽车用电池性能模型研究综述陈全世林成涛(清华大学，汽车安全与节能国家重点实验室)【摘要】将电池模型归纳为电化学模型、热模型、耦合模型和性能模型4种类型，并讨论了电动汽车用电池性能模型的研究和应用情况。通过对简化的电化学模型、等效电路模型、神经网络模型、部分放电模型和特定因素模型的分析，总结出电动汽车电池性能模型建模过程的主要环节，指出了性能模型研究的思路。主题词：电动汽车电池模型中图分类号：U469．72文献标识码：A文章编号：1000一3703(2005)03—0001一05SummarizationofStudiesonPerfbrmanceModelsofBatte

2、riesfbrElectricVehicle}’ChenQuanshi，LinChen甜ao(TsinghuaUniversity，TheKeyStateLabomtoryofAutomotiveSafetyandEnergy)【Abstract】‘rhebatterymodelscanbeclassmedintofourcategories：Electmchemicalmodels，the丌rlalmodels，cou—plingmodelsandpe—．onTlancemodels．Studiesontheperfb瑚ancemodelsandt11eirapplicationofthe

3、batteriesfbrelectricvehiclesarediscussed．Byanalyzingthesimplifiedelectmchemicalmodel，equivalentcircuitmodel，neuralnetworkmodel，partialdischaIgemodelandspecificfactormodel，thekeypointduringmodelingofthepeIformancemodelsofthebatteriesfbrelectricvehiclesissummarized，andthetrainofthoughtsforstudyonthep

4、erfb瑚ancemodelsispointedout．Keywords：ElectricVehicle，Battery，Model1电池模型分类电池模型描述电池的影响因素与其工作特性之间的数学关系，考虑的因素有电压、电流、功率、SOC、温度、内阻、内压、循环工作次数和自放电。综合大量电池模型的研究文献，将电池模型划分为电化学模型、热模型、耦合模型和性能模型4种类型。电化学模型基于电化学理论并采用数学方法描述电池内部的反应过程⋯，主要描述电池的电压特性、电池电极、隔膜的电流分布、超电势变化等。研究电池的生热、传热过程要使用电池热模型。有大量文献研究各类电池的热模型，包括一维模型、二维模型和三

5、维模型瞳]。生热模型的可用性取决于模型参数的准确度，电池的热传导率和生热速率是热模型最关键的2个参数。由于电池的电化学反应和电池的生热是相互影响的，因此建立电化学过程与生热过程的耦合模型成为研究电池工作过程的新方法。文献[3]基于系统动力学(physicalsystemdynamics)建立了可充电电池的耦合模型，模型的理论基础是与电池的电2005年第3期能、化学能和热能之间的能量转换与守恒。电池性能模型描述电池工作时的外特性。与上述3种模型相比，性能模型的特点是简单易用、结构多样。对电池模型研究的意义可归纳为5个方面：从电化学角度研究电池在各种状态下的内部反应过程；有助于改进电池的设计，节

6、约时间和成本；是电动汽车仿真研究中必不可少的环节；有的电池模型可以用来估计电池的SOC；有助于改进电池管理系统的设计。电池性能模型在电动汽车研究领域应用广泛。电池模型研究对于电动汽车的价值主要体现在车辆仿真、SOC估计和电池管理系统3个方面。重点分析电动汽车用电池性能模型，主要是从电池在电动汽车上使用和管理的角度分析问题，而不是从电池设计与生产的角度分析问题。2电动汽车常用电池性能模型分析电动汽车电池性能模型又可分为简化的电化学模型、等效电路模型、神经网络模型、部分放电模——1——万方数据万方数据万方数据·综述·号电池的温度系数不同，需要通过试验得到；丁为电池工作温度。2．5．2SOC模型荷

7、电状态SOC极大地影响电池性能。电池开路电压随着SOC的增长而增大，电池内阻随SOC的增大有规律地变化。有诸多用多项式描述电池内阻和SOC关系的模型。2．5．3循环寿命模型文献[11]建立了如式(18)所示的电池循环寿命模型，该模型描述电池寿命与放电深度DOD的关系，电池循环寿命用循环工作次数表征。￡乒=￡谵0·exp(M·DOD)(18)式中，￡乒为在某DOD下的电池循环寿命；L乒0为根据试验数据外推得到的