基于二阶段放电试验的磷酸铁锂电池的Peukert模型
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磷酸铁锂电压曲线
磷酸铁锂电池是一种新型的锂离子电池,具有高能量密度、长循环寿命和较好的安全性能。其电压曲线与电池的充放电过程密切相关,一般可以描述为以下几个阶段:
1. 充电阶段:
- 起始阶段:电压较低,电流较大,主要是为了快速充电。
- 恒流充电阶段:电流逐渐减小,电压稳定在一个较高的水平,直到达到设定的电荷容量为止。
- 恒压充电阶段:电压保持不变,电流逐渐减小,直到电流接近零为止。
2. 放电阶段:
- 恒流放电阶段:电压较高,电流较大,随着放电时间的增加,电压逐渐下降,直到达到设定的放电终止电压。
- 末期放电阶段:电压迅速下降到较低水平,电流则会持续减小,直到电流接近零。
需要注意的是,由于磷酸铁锂电池的特性,其电压曲线相对比较平稳,没有明显的平台期和充放电电压波动。此外,不同型号和制造商的磷酸铁锂电池,其电压曲线可能会有所差异。以上所述仅为一般情况下的电压曲线示意,具体情况仍需参考相应的电池说明书或技术规格。
磷酸铁锂动力电池建模与仿真验证
1 引言
随着石油资源的短缺以及环保的压力, 新能源汽车特别是电 动汽车的发展一日千里, 以磷酸铁锂为代表的锂电池由于其外特 性表现出来的宽广的平台区而逐渐成为各个电动汽车厂商的主 流动力电池, 而电池管理则逐渐成为新能源汽车亟待突破的关键 技术。
从国内外目前的研究状况来看,文献 [1] 建立了采用
Extended Kalman滤波器和神经网络算法对 SOC进行估计的电池 模型,模型精度高,也极其复杂;文献 [2] 建立一种非线性的, 能进行内阻在线自适应辨识的等效电池模型;文献 [3] 研究了温 度对电池模型精度的影响,从而提升电池的成本效益;文献 [4] 采用混沌免疫进化规划算法进行 SOQ的预测建模,在变工况下
SOC预测精度达到5%以内。国内外研究主要集中在通过“拓展 Kalman滤波器”、“神经网络自适应”和“模糊逻辑控制”等 算法力图实现高精度的建模, 但在成千上万个电池串并联联合仿 真时势必会大大增加运算成本和延长仿真时间, 并不能在短期内 立即投入工程实践中。 本文着眼于电池“精度”与“复杂度”这 对矛盾, 希望能找到两者之间的平衡点。
而目前工程上主流的锂 电池模型总共可以分为以下三种,如图 1 所示。
1.1 Thevenin 模型
这种模型将电池看成一个二端口的网络, 利用电路网络来表 现电池的伏安特性。因为这种模型遵从 Thevenin 定律所以称之 为 Thevenin
模型。这种模型应用广泛,结构简单,可以较好地 体现出电池的基本特点, 但精度较低, 且无法体现锂电池的回弹 电压特性。 1.2 PNGV 模型
PNGV模型是《PNGVt池实验手册》和《FreedomCAF电池实
验手册》中均采用的标准电池等效电路模型, PNGV模型采用电
容来建立开路电压与电流时间积分的关系, C1表示了电池的容
量,体现了锂电池的计划特性和欧姆特性, 的回弹电压特性。如图 1 所示。 但依然没有涉及电池
·研究与分析·?储能技术专题电器与能效管理技术(2020No.5)
刘倩倩(1984—),女,讲师,研究方向为装备故障预测与健康管理。
赵言本(1994—),男,硕士研究生,研究方向为锂电子电池建模仿真与状态估计。吕 超(1978—),男,副教授,研究方向为动力/储能电池管理新理论与新技术。磷酸铁锂电池大倍率充放电
模型仿真研究
刘倩倩1, 赵言本2, 吕 超2
(1.海军工程大学电子工程学院,湖北武汉 430033;
2.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨 150001)
摘 要:针对现有磷酸铁锂电池模型在模拟电池大倍率充放电特性时精度较低的问题,基于一种简化电化学模型,对其关键的电化学反应系数进行了关于电流倍率的修正。修正后的模型校正了由于内部反应加剧导致的端电压平台位置的偏移,实现了大倍率充放电时端电压的准确仿真,并在45Ah圆柱型磷酸铁锂电池上进行了实验验证。关键词:锂离子电池;大倍率;参数修正;电化学模型中图分类号:TM910 文献标志码:A 文章编号:20958188(2020)05005705DOI:10.16628/j.cnki.20958188.2020.05.009
ResearchonModelSimulationforHighCurrentRateCharge/Discharge
ofLiFePO4LithiumionBatteries
LIUQianqian1, ZHAOYanben2, LChao2
(1.SchoolofElectronicEngineering,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,China;
2.SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)
Abstract:TosolvetheproblemthattheexistingmodelsofLiFePO4lithiumionbatterieshavelowaccuracywhensimulatingthehighcurrentratecharge/dischargeproperties,thispaperrevisedthekeyelectrochemicalreactioncoefficientofasimplifiedelectrochemicalmodelaccordingtothecurrentrate.Therevisedmodelcorrectstheterminalvoltageplatformdeviationscausedbytheintensifiedinternalelectrochemicalreaction,andrealizedaccuratesimulationoftheterminalvoltageduringhighcurrentratecharge/discharge.Moreover,therevisedmodelisexperimentallyverifiedona45AhcylindricalLiFePO4lithiumionbattery.Keywords:lithiumionbattery;highcurrentrate;parametermodification;electrochemicalmodel
电动汽车用聚合物锰酸锂离子电池的Peukert温度效应
Abstract:The temperature effect of Peukert model of 210 Ah
polymer LiMn2O4 Li-ion battery was studied with consideration of
coupling influences of current (10~210 A) and temperature (-20~50 ºC). The applicability domains of the Peukert model for different
values of current and temperature were discussed and the Peukert
coefficients were identified correspondingly. The relationship between the
Peukert effect and battery characteristics, which consist of available
capacity, resistance, efficiencies and specific energy, were analyzed.
The results show that the Peukert model is applicable to the polymer
LiMn2O4 Li-ion battery from 0~50 ºC and 10~210 A. The Peukert
coefficient, which is 0.995 4 from 20~40 ºC, demonstrates the
excellent discharge performance. The current range applicable to the