一种新型锂离子电池组建模框架-串联连接案例研究

本文提出了一种基于物理的锂离子电池组建模框架。为了弥补文献中关于pack级模拟的不足，我们建立了一个基于高保真物理的模型，该模型包含了每个细胞的电化学-热老化行为，然后通过合并电和热相互作用项在pack级进行放大。这种结构既适用于单元异质性的性能分析，也适用于星载操作的控制和优化。采用有限差分和有限体积法将偏微分方程离散为常微分方程系统，并重新表述为单元和包装动力学的状态空间模型。计算时间研究表明，空间离散保真度和包大小对仿真时间的影响。通过诱导电池设计参数的异质性，Pack模型的预测能力得到了发挥，并显示了参数扰动对Pack电压和能量响应的影响。该建模框架的目标是为高保真脱机仿真和优化提供一个计算可行且易于扩展的平台，而不影响跨多个时间尺度的单元动态的完整性。