En metod för att uppskatta SOC för LiFePO4-batteri genom att använda expansionskraften
Litteraturuppskattning: En metod för Uppskattning av SOC för LiFePO4-batteri genom att använda svällkraften
Författarinformation och artikelsammanfattning
2022 utvecklade Dr Peipei Xu vid Beijing University of Science and Technology en metod för att uppskatta batteriets SOC baserat på expansionskraftskurvan för LFP-batteriet. Genom experimentell verifiering fann man att under olika arbetsförhållanden för batteriet var expansionskraften mer känslig för förändringen av SOC än spänningen. Därför föreslog detta dokument en metod för att uppskatta expansionskraften hos SOC. Först användes LSSVM för att bygga expansionskraftsmodellen, som kunde lösa det icke monotona förändringsproblemet mellan expansionskraften och SOC, i kombination med flytande fönstermetoden för att förbättra modellens tillämplighet och prediktionsnoggrannhet, kan den föreslagna SOC-uppskattningsmetoden uppnå prediktionsfelet på 1%~0,54% under olika omgivningstemperaturer och olika förladdningar av batteriet,
Testschema
1. LFP-batteriet som används i detta experiment visas i följande tabell:
Tabell 1: Batteriinformation
2. Testutrustning och process: in-situ expansionstestare (IEST-SWE2100) och laddnings- och urladdningsutrustning
(CT-8002-5V100A-NTFA). Som visas i figuren nedan.
Figur 1. Testutrustning för expansionskraft
Fig 2. Batteritestprocess
Resultatanalys
Figur 3 visar spänningskurvan och expansionskraftsändringskurvan erhållen vid 1/25C förstoring. Det kan tydligt ses av figuren att det finns en spänningsplatå i spänningskurvan vid 27%~94% SOC. Vid denna tidpunkt är spänningsförändringen endast 0,07V. Expansionskraftsförändringen i detta område är dock mycket uppenbar. Expansionskraftsförändringen i detta steg orsakas huvudsakligen av fasövergången av katodgrafit från LiC12 till LiC6, vilket indikerar att det är mycket lovande att använda expansionskraft för att uppskatta SOC. Det kan dock också ses att förändringen av expansionskraften i denna Omfånget är icke monotont, så det kommer också att utmana förutsägelsens noggrannhet.
Fig 3. Variation av spänning och expansionskraft med SOC under kvasistatiska förhållanden
För att verifiera SOC-prediktionsmodellen utfördes expansionskraftexperiment under två dynamiska förhållanden (NEDC och DST) med olika förbelastningar (15 kg och 30 kg) och olika testtemperaturer (25 ℃ och 45 ℃). Som visas i figur 4 visar resultaten att det fortfarande finns en uppenbar spänningsplattform vid 20%~90% SOC, och förändringstrenden för expansionskraften liknar den under konstantströmsladdningsläget, vilket indikerar att expansionskraften är inte känslig för den dynamiska förändringen av strömmen, men är mycket känslig för förändringen av SOC. Detta beror främst på att spänningen beror på förändringen av jonkoncentrationen på elektrodytan, och expansionskraften är förändringen av jonkoncentrationen i elektrodkroppsfasen. Dessutom,
Fig 4. Svällkraft och strömspänningskurva under NEDC- och DST-cykelförhållanden
Därefter etablerade författaren LSSVM-modellen, tränade och optimerade den kontinuerligt, kombinerat med AUKF för att förutsäga SOC, som kan realisera SOC-förutsägelsen för olika temperaturer, olika nuvarande dynamiska förhållanden och olika förbelastningar.
Fig 5. Flödesschema över SOC-uppskattning baserad på AUKF och LSSVM
Sammanfattning
I denna artikel introducerar författaren en ny metod för att uppskatta SOC för LFP-batterier genom att använda expansionskraft. Baserat på LSSVM- och AUKF-algoritmen kan uppskattningsfelet vara mindre än 1 %, och det är tillämpligt på olika driftsförhållanden för temperatur, dynamisk ström och förspänning. I framtiden förväntas denna metod utvidgas till andra batterisystem, och den kan även ytterligare etablera SOC-prediktionsmodeller för batterier under olika SOH- och lågtemperaturförhållanden.
Original dokumenten
Peipei Xu, Junqiu Li, Qiao Xue, Fengchun Sun. En synkretisk laddningsuppskattare för LiFePO4-batterier som utnyttjar expansionskraften. Journal of Energy Storage, 50 (2022) 104559.
Rekommendation av testutrustning relaterad till IEST
SWE-seriens in-situ expansionsanalyssystem (IEST): med hjälp av en mycket stabil och pålitlig automationsplattform, utrustad med högprecisionsmätningssensorer för tjocklek, kan den mäta tjockleksförändringen och förändringshastigheten för hela laddningsurladdningsprocessen för den elektriska kärnan, och kan uppnå följande funktioner:
1. Testa kurvan för batteriets svällningstjocklek under konstant tryck.
2. Testa batteriets svällkraftskurva under konstant gap.
3. Batterikompressionsprestandatest: spännings-töjningskurvans kompressionsmodul.
4. Steg för steg test av batteriets expansionskraft.
5. Olika temperaturkontroll: -20~80 ℃.
