中国团队在锂电池容量估计领域取得系列新进展

2023-10-05
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锂离子电池凭借其优异性能已被广泛应用于电动车辆、移动机器人、可穿戴设备、储能场站等场景。在电池使用过程中,不可避免出现的非线性、强时变的容量衰减严重影响着电池性能。为确保电池工作的安全性和可靠性,快速准确的容量估计至关重要。然而,由于电池化学、充电模式、工作温度以及用户习惯的变化,实现真实世界条件下快速、准确、稳健的在线容量估计充满挑战。

针对上述问题,西安交通大学机械工程学院梅雪松、徐俊教授团队提出了一种基于单电压特征高斯过程回归(GPR)的数据驱动方法,可在3分钟内实现锂离子电池变温、非恒流充电快速容量估计。该工作首次通过实验生成了基于非恒流充电协议的电池老化数据集,针对非恒流充电开发了可在3分钟内收集的高质量健康特征,结合GPR实现了快速容量估计。该方法的平均容量估计误差仅为0.65%,其精度相比传统方法提高了60%以上。同时,该工作提出了一种基于早期数据线性变换的温度迁移策略,可将25℃建立的模型低误差(误差降低30%以上)迁移至其他温度条件(如10℃和40℃)。该工作为实现非恒流、全温域的锂电池容量估计提供了新的解决方案。

锂离子电池凭借其优异性能已被广泛应用于电动车辆、移动机器人、可穿戴设备、储能场站等场景。在电池使用过程中,不可避免出现的非线性、强时变的容量衰减严重影响着电池性能。为确保电池工作的安全性和可靠性,快速准确的容量估计至关重要。然而,由于电池化学、充电模式、工作温度以及用户习惯的变化,实现真实世界条件下快速、准确、稳健的在线容量估计充满挑战。

针对上述问题,西安交通大学机械工程学院梅雪松、徐俊教授团队提出了一种基于单电压特征高斯过程回归(GPR)的数据驱动方法,可在3分钟内实现锂离子电池变温、非恒流充电快速容量估计。该工作首次通过实验生成了基于非恒流充电协议的电池老化数据集,针对非恒流充电开发了可在3分钟内收集的高质量健康特征,结合GPR实现了快速容量估计。该方法的平均容量估计误差仅为0.65%,其精度相比传统方法提高了60%以上。同时,该工作提出了一种基于早期数据线性变换的温度迁移策略,可将25℃建立的模型低误差(误差降低30%以上)迁移至其他温度条件(如10℃和40℃)。该工作为实现非恒流、全温域的锂电池容量估计提供了新的解决方案。

近日,上述研究工作分别以“非恒流充电和变温条件下数据驱动的电池容量快速估计方法”(A fast data-driven battery capacity estimation method under non-constant current charging and variable temperature)和“基于部分充电曲线的数据驱动电池容量估计的对比研究”(A comparative study of data-driven battery capacity estimation based on partial charging curves)为题发表于储能领域权威期刊《储能材料》(Energy Storage Materials)和《能源化学》(Journal of Energy Chemistry)。

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