锂离子电池组不一致性诊断策略研究

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锂离子电池因其效率高、安全且寿命长的特点,在动力电池领域被广泛应用。单一的锂电池渐渐无法满足各类能源需求,因此常常需要将锂离子电池组合使用,即通过各种连接方式将若干锂离子电池组成电池组,以适应各种场景下的能源需求。然而,当成组使用锂离子电池时,单体电池之间的不一致是不可避免的问题。电池组的不一致性会对整体性能产生负面影响,并带来安全隐患。因此,研究一种有效的电池组不一致性诊断策略,准确地分选不一致性高的单体电池,对提高电池组性能,规避使用风险是极其重要的。
  对锂离子电池组的成组结构与原理进行了研究,分析了不一致性会产生的各种问题,包括不一致产生的原因,以及对电池组整体参数和外部特性的影响。研究表明,电池组的不一致性主要表现为容量,开路电压,欧姆内阻、极化内阻等参数的不一致。为了辨识这些参数,建立了电池组的Thevenin等效电路模型。
  选取需成组的单体锂离子电池进行最大容量测试、开路电压测试和阻抗谱测试,并分析单体电池及电池组SOC及SOH估计方法。实验测得了单体电池的最大可用容量、OCV-SOC曲线以及模型参数变化曲线,并通过计算获得了电池组的开路电压曲线和SOH,在充放电过程中采集单体电池的电压,电流,建立电池性能数据库。
  使用基于径向基核函数的支持向量机作为电池组不一致性的诊断算法,代入单体电池的容量以及5组SOC值对应的开路电压、欧姆内阻、极化内阻和极化电容进行训练和测试,诊断出电池组中不一致性较高的单体,对电池组不一致性的诊断准确率达到95%。再选取电池组进行性能测试,并进行不一致性诊断,将诊断出的不一致性高的单体电池替换为不一致性较低的单体电池后重新测试电池组,其性能优于替换前。
  
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