锂动力电池动态一致性评价方法的研究
影响动力电池一致性的因素分析以及6大解决措施
影响动力电池一致性的因素分析以及6大解决措施编者按锂离子电池一致性是指：用于成组的单体电池的初期性能指标的一致，包括：容量、阻抗、电极的电气特性、电气连接、温度特性、衰变速度等。
以上因数的不一致，将直接影响运行中输出电参数的差异。
锂离子电池目前在新能源汽车、智能电网等领域中大规模应用情况在逐年增加，但目前电池参数的不一致性是影响电池组使用寿命的关键因素，虽然热管理水平的提升在某种程度上保证了电池组的安全运行，但对于提升电池的一致性水平仍然是大规模使用锂电池的重要技术影响因素。
通过对一个10串10并电池组的模拟，阐明了电池组内的温度分布对其性能与循环寿命的影响。
平均温度越低，温度不均匀程度越高，电池组内单电池放电深度的不一致性越高；平均温度越高，温度不均匀程度越高，电池组循环寿命越短。
值得注意的是，不均匀的温度分布会导致并联支路间电流分配不均，从而恶化单电池老化速率的一致性。
锂离子电池一致性是指：用于成组的单体电池的初期性能指标的一致，包括：容量、阻抗、电极的电气特性、电气连接、温度特性、衰变速度等。
以上因数的不一致，将直接影响运行中输出电参数的差异。
锂离子电池组的不一致性或电池组的离散现象就是指同一规格型号的单体蓄电池组成电池组后, 其电压、荷电量、容量、衰退率、内阻及其随时间变化率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化率。
单体电池在制造出来后，本身存在一定性能差异。
初始的不一致度随着电池在使用过程中连续的充放电循环而累计，导致各单体电池状态（SOC、电压等）产生更大的差异；电池组内的使用环境对于各单体电池也不尽相同。
这就导致了单体电池的不一致度在使用过程中逐步放大，从而在某些情况下使某些单体电池性能加速衰减，并最终引发电池组过早失效。
不一致性原因从时间顺序划分，电池组中单体电池的不一致性主要体现在两方面：制造过。
锂动力电池动态一致性评价方法的研究
锂动力电池动态一致性评价方法的研究摘要锂动力电池，以其比容量高和长循环寿命，在动力电池领域作为技术革新的重要支持。
尽管制造工艺以及使用管理技术不断提高，在实际的使用中，都需要将各单体电池，通过串联或并联的方式成组使用，而在长期的使用后，电池组都会出现性能大幅衰减的现象。
经研究表明，这是由于构成电池组的单体电池在一致性上出现了明显的差异。
因此，为了让动力电池组在长期使用过程中，都能一直保持有较高的性能，延长整个电池组的使用寿命，就需要对组内单体电池的一致性有较好的判断，以便于电池管理系统(BMS)以及用户对其进行及时维护。
对动力电池的一致性概念进行了研究，经过大量的实验，并对实验数据进行分析发现在多个性能参数中，电池的荷电状态(SOC)和动力电池的工作电压(CCV)能够全面的显示电池当前的状态，同时也是电池动态特性的集中体现，可以作为评价电池一致性评价的技术指标。
本文建立并改进了动力电池的等效模型，在模型建立过程中，引入了权A m，来更好地反映这一差异的存在。
文中采用平方根容积卡尔曼值向量()滤波法，结合强跟踪滤波理论(SCKF-STF)对SOC进行预测，给出了预测结果和误差分析，在算法的前端设计并加入了多重滤波算法，对混入的噪声进行处理，并结合针对一致性差异的等效模型，进一步提高算法的预测精度，同时加入了仿真分析对方案的可行性进行了验证。
文中采用数理统计的F分布概率密度函数实现用SOC和工作电压对一致性评价的综合分析。
根据动力电池的实际参数，给出相应对概率密度函数的描述，进而得到概率密度曲线，通过设定一致性预警阈值，得出符合预期的结果区域，将实验数据代入函数表达式后得出的计算结果，如果计算结果在该区域中，则可以得出该组实验电池的一致性较好的结论。
关键词锂动力电池；SOC预测；一致性评价；统计学原理- I -Evaluation on the Dynamic Consistency of Li-IonPower BatteryAbstractLi-ion power battery has been the solid foundation for technology innovation within power battery field with its unique discharge specific capacity and long cycle life. Cell batteries should be connected in series to be applied for large appliance, though the rapid development in crafts and management. However, the general performance of the formed battery pack may suffer a apparent decay after a long term application, due to the deterioration in the consistency of the battery based on large quantities of research. A better evaluation on the consistency of battery is the very basis to keep better performance of the battery, to extend the cycle life, as well as to give advantage to battery management system (BMS) with maintenance.Various experiments are conducted to get to essence of consistency of battery, as to analyze the performance index of power battery for the typical ones for the current state of battery in this paper. State of charge, as well as SOC and closed circuit voltage (CCV) are selected with the research results for the performance index of consistency.The equivalent circuit model is established and improved with weightA m is involved to embrace the discrepancy in the very battery of the victor ()formed battery pack in the paper. Square-Cubature-Kalman-Filter, combined with Strong-Tracking Filter (SCKF-STF) algorithm is involved for SOC prediction with corresponding simulation and error analysis. To obtain SOC prediction result with higher precision, multiple filter algorithm is designed ahead of the SCKF-STF algorithm to tackle with the involved noise with input data. The comparison simulation of SOC prediction is conducted with optimized SCKF-STF algorithm and improved model. The corresponding simulation result and error analysis is conducted with the single SCKF-STF for the adtantage of the optimized algorithm.- II -The probability density function of F-distribution with principle of statics is involved to obtain the evaluation on consistency of battery with SOC and CCV as performance index. The corresponding description for probability density function is deducted with actual index of experimented battery, as well as the probability density curve. A pre-designed trust zone can be settled on the curve with designed warning value. The zone of which is applied to make comparison with the result from deducted function with experiment data to evaluate the general consistency of the experimented battery.Keywords Li-ion power battery, Prediction for SOC, Evaluation of the consistency of battery, Principle of statistics- III -目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究的目的及意义 (1)1.2 SOC预测方法的现状研究 (2)1.2.1 SOC预测方法的发展趋势 (3)1.2.2 常用SOC预测的算法综述 (3)1.3 锂动力电池一致性评价的现状研究 (5)1.3.1 一致性评价的研究方向 (5)1.3.2 基于参数的评价方法综述 (5)1.4 本文主要研究内容 (6)第2章锂动力电池不一致性的研究 (8)2.1 电池一致性的概念阐述 (8)2.2 不一致性的产生机理 (8)2.2.1 分析生产和储存环节 (8)2.2.2 分析成组使用环节 (10)2.3 判定电池不一致的条件 (11)2.3.1 性能参数分析 (11)2.3.2 状态参数分析 (12)2.4 电池不一致的危害 (12)2.5 改善电池不一致的方法 (13)2.5.1 改善分选环节 (13)2.5.2 改善电池均衡环节 (14)2.5.3 其它方法 (15)2.6 本章小结 (15)第3章锂动力电池SOC预测算法的研究与改进 (16)3.1 SOC预测的影响因素分析 (16)3.2 电池等效模型的建立 (17)3.2.1 等效模型的数学推导 (18)3.2.2 针对一致性评价的模型修正 (21)3.3 SCKF-STF算法的研究与仿真 (22)3.3.1 强跟踪滤波算法研究 (23)3.3.2 动力电池SOC的预测 (24)3.3.3 结果仿真与误差分析 (27)3.4 基于参数和模型修正的电池SOC预测及仿真 (29)3.4.1 性能参数修正 (29)3.4.2 对SCKF-STF预测算法的优化 (30)3.4.3 算法的仿真分析 (34)3.5 本章小结 (35)第4章基于F分布的动力电池动态一致性评价 (36)4.1 常用动态一致性评价方法的分析 (36)4.1.1 工作电压标准差评价法 (36)4.1.2 SOC离散度评价法 (37)4.2 基于F分布的动态一致性评价方法 (39)4.2.1 工作电压离散度的统计学分析 (39)4.2.2 电池不一致性的数学描述 (40)4.2.3 基于F分布的方法描述与数学推导 (41)4.3 电池一致性评价方法的验证 (44)4.4 本章小结 (46)结论 (47)参考文献 (48)攻读学位期间发表的学术论文 (53)致谢 (54)第1章绪论近年来尽管行业发展的速度逐年攀升，但快速发展所带来的环境破坏与严重污染不得不让人们关注的重点转向资源的可持续利用和能源的清洁可再生方面[1]。
锂电池组的一致性分选方法，看了就明白上篇
锂电池组的一致性分选方法，看了就明白上篇展开全文锂电池参数的不一致主要是指容量、内阻、开路电压的不一致。
电芯性能的不一致，都是在生产过程中形成，在使用过程中加深。
如何来分选锂电池的一致性，锂电老兵马工为你分享！1 一致性定义锂电池的一致性，眼前看，是指一组锂电池重要特征参数的趋同性，是一个相对概念，没有最一致，只有更一致。
同一个电池包内的多串电芯，每一个参数，最好全部处在一个较小的范围内，是为一致性好。
加入时间维度，一致性是指电池包内全部电芯全生命周期内全部特性参数的一致性，增加考虑容量衰减的不一致，内阻增长的不一致，老化速率的不一致。
整个电池包的寿命，是我们关注一致性的最终着眼点。
有学者依据时间的推移，把参数之间的相互作用放在一张图上，如下图所示。
时间为横轴，参数为纵轴，几个参数跟随时间变化放到一个表里，交织成一张网，作为我们思考一致性的出发点。
追求一致性的目，除了在当前状态下，发挥出电池包的最大能力（包括最大功率，最大电流，最大可用容量），还想要这样的能力维持尽量长的时间。
2 一致性的评价范围个人理解，一致性是一辆电动汽车上，作为动力的全部电芯的一致性，无论串联关系还是并联关系。
下面内容没有做全面讨论，只是举例说明。
2.1 并联情况直接举例。
放电能力低的电芯（代号B）与其他正常电芯并联，成为一个并联模组D，比如这是一个10只电池并联的模组。
系统放电，每个并联模组都需要提供相同的电流，比如100A。
其他正常的并联模组，每只电池放电10A；B最大只能放出1A电流，则其他9只电池，每只需要放出11A。
一般情况下，长期超负荷，相比其他并联模组，这些电芯的老化速率更快。
某一天，这个并联模组整体的最大放电能力无法达到设计最大能力。
这个并联电池组，成了整个电池包放电能力的瓶颈。
2.2 串联情况按照电动汽车上的一般情形，串联关系主要在模组与模组之间。
接续前面并联情况的剧情，整个电池包内出现了一个老化程度比其他电池组都深的电池组D，D的容量小，而内阻大。
锂动力电池的动力学分析
组合 形 式一 中的若 干 个小 容量 的 单体 电池并 联 ，因此 随着 使用 时
间和 充放 电次数 （ 环 次数 ）的 循
图 １ 两只 单体 电池并联 示 意图
的单 体 电 池 并 联 成 大 容 量 的 电
池 ，再 由若 干个 大容 量 的 电池 串
严 格 的筛 选 ，每 个单 体 电池 的 电
度 考虑 ，电池组 的 电压 不 能做 得
太 高 ， 电池 组 的容量 因此也 不 可
图 １为两 只单体 电池 并联 示 意 图。 对于 新 的 电池组 来说 ，单 体 电池 的容量 在 组合 之前 要 经过
能 太低 。综合 考 虑认 为 需要较 高 电压 、较 大容 量 的 电池组 ，而较
的 问题
电池在 充放 电过 程 中是 存 在 极 化 的 ，极 化 分 为欧姆 极化 、 电 化学 极化 、浓 差极 化 ３类 （ 响应 速度 也 不 一样 ） 。影 响 极 化 程 度 的 因素很 多 ，但 一般情 况 下 充放 电 电流 密 度 越 大 ，极 化 也 就 越
大 。 因此放 电 电流 越 大时 ，电池
平均 放 电电流 ，或称 为 与容量 成
正 比的 电流 ，而 电池 Ｂ的放 电 电 流 会 小 于 ５ （ ０ ） 的平 均 ＯＡ ５ ％
于 平均 电流 ，理 论 上 分析 ，极 端
情况 电池 Ａ 的放 电 电流都 有 可 如 ∞下 ∞ 加 ∞ ∞ 如 ∞
能 接 近 １ ０ 。 随 着 放 电 的 进 ％ ０
压 也 基 本 上 相 同 ，而 电池 的 内
增加 ， 电池 内部 极 片和 材料 之 间
的一致性 也在 逐步 变差 。
联 成 较 高 电压 的 大 容 量 的 电池
锂离子电池不一致性综述
锂离子电池不一致性综述作者：黄燕琴聂金泉王敖刘建强李银银来源：《时代汽车》2022年第05期摘要：鋰离子电池是电动汽车的关键部件之一，电池组作为电动汽车的供能部分，对整车性能起到决定性作用。
本文首先剖析了电池一致性的产生机理及其表现形式。
其次，针对锂离子电池安全性、使用寿命以及容量衰减等方面的问题，从电池不一致性评价方法和改善不一致性的措施展开分析。
电池不一致性评价方法主要有单参数评价、多参数评价、动态特性评价的一致性评价方法。
改善不一致性的措施主要有提高制造工艺和改进原材料水平，保证单体电池出厂时的一致性;电池成组使用前对电池进行选配，以减小单体电池初始差异;利用均衡技术减小各电池单体间的能量差异，进而提高电池组的一致性;利用电池热管理技术降低温度对电池一致性的影响，进而提高电池的使用寿命。
最后，对改善一致性的措施进行了展望。
关键词：锂离子电池不一致性电动汽车Review on Inconsistent of Lithium-ion BatteriesHuang Yanqin，Nie Jinquan，Wang Ao，Liu Jianqiang，Li YinyinAbstract：Lithium-ion battery is one of the key components of electric vehicle. As the energy supply part of electric vehicle， battery pack plays a decisive role in the performance of the whole vehicle. In this paper， the mechanism and manifestation of battery inconsistency are analyzed. In view of the problems of safety， service life and capacity attenuation of lithium-ion battery， the evaluation method of battery inconsistency and the measures to improve inconsistency are analyzed. The evaluation methods of battery inconsistency mainly include single parameter evaluation， multi-parameter evaluation and dynamic characteristic evaluation. The main measures to improve the inconsistency are to improve the manufacturing process and raw material level to ensure the consistency of the single cell when it leaves the factory， to reduce the initial difference of the single cell before the battery is used in groups， and to reduce the energy difference between the cells and improve the battery consistency.Key words：lithium-ion battery， inconsistency， electric vehicles锂离子电池（Lithium-ion battery，LIB）具有高能量密度、循环寿命长、无记忆效应等优点，广泛应用于电动汽车和储能等民用领域[1]。
动力电池系统一致性控制ppt课件
空间三层次保障PACK一致性
1）电芯生产过程一致性解决方案： 电芯生产过程的人机料法环控制；
2）电池组分容配组一致性解决方案
目前分容配组工艺： u 内阻测试：对电芯内阻的测试采用的是交流内阻法； u 容量测试：采用单只充放电设备；
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空间三层次保障PACK一致性
■BMS系统自带均衡功能； 利用BMS系统自带均衡功能，具有两种模式： 主动均衡模式；以充电方式均衡； 被动均衡模式：以放电方式均衡； 两种方式各有特色，依据不同的使用工况及成本做不同选择。
■充电均衡（电池自带充电模块） 此为主动均衡模式； 优点：此均衡模式效果较好，可以校准SOC； 不足：只能在充电时均衡；增加采购成本；
（案例：电动大巴电池PACK，电芯容量300AH，电芯节数180串）
设备：120V/400A电池综合测试平台；
热成像仪多点位 2部（固定摄像头）；多点位 1部（便携式）；
测试：直流内阻测试评价，25度环境，SOC10%，SOC50%，
SOC80%。
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空间三层次保障PACK一致性
充电机充电； u 当某只单体电池达到截止条件后，KM1断开，KM2吸合，此时充电机按BMS设定的电压提供一个 恒
压源为各充电模块供电，充电模块以恒压限流方式对个单体电池湖充北电，德直普至电所气有股单份体有电限池公充司满。
时间两阶段保障PACK一致性
使用中： 电池热管理系统
uPACK系统温度监控是电芯容量一致性保障措施之一 u温度的差异性会使容量有极大下降 u温度的一致性控制可从多方面考虑：
动力电池系统一致性控制 解决方案探索
湖北德普电气股份有限公司 2014年8月 北京
动力锂电池组均衡方法综述与分析_刘兴涛
锂电池组中某节电池接近其最大充电电压，或者 电流接近其临界值时，电压、电流比较器控制电阻均 衡开启，按比例分流，直到所有单体电池均达到额定 电压值。 与电源管理 IC 控制的均衡策略相比， 该方法 不需要智能控制，成本较低，且利于模块化设计，但 该方案依然有前述电阻耗散均衡的各种缺点。 针对电阻耗散式均衡的种种不足之处，科研工作 者提出了许多解决方案。Antonio Manenti 等人[7]在电 流分流式均衡的基础上，提出了一种冗余均衡方法， 其均衡电路拓扑如图 3 所示。 若原锂电池组由 n 节单体锂电池串联组成，则额 外串入一节电池， 整个锂电池组有 n+1 节单体锂电池。 在锂电池组放电过程中，电源管理系统实时检测各单 体锂电池负载电压， 通过 IC 输出控制信号将负载电压 最低的锂电池从放电回路中切断。若第 Bn 节电池负 载电压最低，则控制 MOSFET 管 Qn2 关断、Qn1 导 通，Bn 从放电回路中断开；随着放电过程的进行，剩 余电池中某节单体锂电池负载电压低于 Bn 时，则将 该节电池从放电回路中切断，同时 MOSFET 管 Qn2
969
978-1-935068-81-5 © 2011 SciRes.
System Simulation Technology & Application (Volume 13)
导通、Qn1 关断，Bn 继续工作。本均衡方法不含产热 量极大的均衡电阻，能量损失很小。电动汽车用动力 锂电池组电压达几百伏电流上百安，MOSFET 管直接 将电池从回路中切断难以实现，因此本方案在电动汽 车领域应用有很大困难，可用于电压电流都较低的应 用场合。
动力锂电池组均衡方法综述与分析
刘兴涛 1，何耀 1，陈立 2，张陈斌 1，陈宗海 1
电驱动道路车辆 动力锂离子电池的试验和要求
命名 的。
一
般讲 ，Ｌ ｅＯ 电池的标称 电压是 ３ Ｖ、终止 充 电电 ｉＰ４ Ｆ ． ２
是 ３ Ｖ、终止放 电压是 ２Ｏ ． ６ ．Ｖ。由于生产商采用 的正 、负极材料 、 电解 质材料 的质量及工 艺的差异 ， 在具体性能上也会有些差异 。 就同一种封装 的标准 电池 ，其电池 的电压 、容量和性能 Ⅱ 能会 Ｔ 有些许差别 。
电驱动道路车辆用动力锂离子 电池 的试验 规范 ，ＩＯ １４ ５ Ｓ ２ ０
过 电流 、过电压 、低 电压 、高温度等 ，Ｂ Ｕ可 以直 接用 电流接 Ｃ
触器断开 Ｂ级 电压 的电流 。Ｂ Ｕ可 以有不 同的设计和执行 ，可 Ｃ 以作为单独的电子单元整合在电池结构内； 或置于电池结构外 ， 通过通 讯线束 或输入 ／ 出线连接 。Ｂ Ｕ的功能性作 为车辆 功 输 Ｃ 能 中的一个或多个控制单元 。 １ ． 有完整的电池控制单元 ．２ ４ 图 ２ 示例 了有完整电池控制单元的电池系统的典型结构 。 ． ｂ 电池 系统是一个能量储 存装置 ，包括 电池芯或 电池 芯组 、 配属 电子单元 、电池控制 单元 、Ｂ级 电压 电路 的连 接器和过 流 断 路器及 其互连 电路 、冷 却接触 面 、Ｂ级电压 、Ａ级 辅助 电压 和通讯 。对一个 Ｂ级电压达到 ６ ． 或更高 的电池 系统 ，供 ０ ｄ． Ｖ ｃ
ｌ ｔｒｐ∞ 标 应 与 读 ａｄｌ ｌ 准 用 解 ｎＡｃ ｄ ｐｔ ａｉ ．ａ ｉ
Ｂ Ｕ是根据 电池系统 的充 电状态 、健康 ／ Ｃ 完好状 态来控制 电池系统 的工作状态 的车辆管理单 元。在规定 的条件下 ，如 ， 辆的电危 险、车载充 电能储存系统和失效保护等要素 。
在实际应用和性 能检测方 面都会有所不 同。
锂离子电池研究方法
性能良好的电池，除了应具有一定的性能外，如电化学性能、 倍率特性、循环性、温度特性等，还应当保证在使用及搁置期 间对人、仪器装备没有伤害。目前，国内外权威组织相继制订 了各种锂离子蓄电池的安全测试标准．具体有：
(1)《家用与商用电池调查概要 》SU-2054标准。由Underwriters Laboratories 1993年制订；
(2)《锂电池安全标准 》即UL-1642标准，由Underwriters Laboratories 1995年制订，第 三版；
(3)《二次锂电池安全性评价指南 》，即JBA标准，由Japan Battery Association 1997年制订；
(4)《蜂窝电话用锂离子蓄电池总规范》 (GB/T18287—2000)； (5)《锂离子蓄电池组通用规范 》(GJB 4477-2002)； 其他还有IEC标准、军用标准、空间及航空标准。
用DSC方法测得的 不同正极材料放热反应峰， 通过贫锂态比较各自的充电末电压，表明
LiNiO2在4.1 V(对Li电极)，LiCoO2 在4.3 V(对Li 电极)时是不稳定的；而对于LiNiMzO2，即使 在4.7 v时反应的动力学仍然很平缓。
Z．Zhang 用DSC方法研究三种正极物质计量化 学中，锂含量x越小，会加速物质分 解；负极 锂含量x越大，与电解液反应会释放大量的热 。
Z.Zhang用DSC方法研究表明：负极锂含量越大，与电解 液反应会释放越多的热。Ph.Bien-san等人的实验结果表 明：用PVDF粘结的人造石墨放热反应的DSC曲线出现两 个反应温度120℃和250 ℃ ，分别对应钝化层破裂和粘 结剂与富锂碳的反应。通过计算与比较，负极比正极 聚集更多的能量。
通用的安全测试项目一般分为四 类：
电动车锂离子电池组SOC预估及一致性研究
电动车锂离子电池组SOC预估及一致性研究一、本文概述随着电动车市场的快速发展，锂离子电池作为电动车的主要动力源，其性能优化和安全管理日益受到关注。
其中，电池的荷电状态（SOC，State of Charge）预估和电池组单体间的一致性问题是影响电池性能和安全性的重要因素。
本文旨在深入研究电动车锂离子电池组的SOC预估方法以及电池单体间的一致性问题，为提升电动车锂离子电池的性能和安全性提供理论支持和实践指导。
本文将系统介绍锂离子电池的基本原理和特性，包括其工作原理、充放电特性以及SOC的定义和重要性。
在此基础上，综述现有的SOC 预估方法，包括安时积分法、开路电压法、内阻法以及基于人工智能的预估方法等，分析各方法的优缺点及适用范围。
本文将重点研究基于人工智能的SOC预估方法，包括神经网络、支持向量机、深度学习等算法在SOC预估中的应用。
通过构建合适的模型，结合实验数据，对模型进行训练和验证，以期找到一种准确度高、鲁棒性强的SOC预估方法。
本文将探讨电池组单体间的一致性问题。
分析不一致性的产生原因，如电池制造差异、工作环境差异、使用状况差异等。
研究一致性对电池组性能和安全性的影响，提出改善一致性的方法和措施，如电池管理系统优化、均衡控制策略等。
通过本文的研究，期望能为电动车锂离子电池的SOC预估和一致性管理提供有效的理论支持和实践指导，推动电动车锂离子电池技术的进一步发展。
二、锂离子电池组基础知识锂离子电池组，作为电动车的核心能量源，其性能直接影响到电动车的续航里程、使用寿命和安全性。
锂离子电池组由多个单体锂离子电池串联或并联组成，每个单体电池都有其独特的电化学特性和工作原理。
单体锂离子电池结构：锂离子电池主要由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极和负极材料通过电化学反应实现能量的存储和释放。
电解质则起到传递离子的作用，而隔膜则防止了正负极之间的直接接触，从而防止了电池短路。
电压：电池的开路电压与其荷电状态（SOC）有直接关系，通常随着SOC的增加而增加。
动力型锂离子电池的研究进展
动力型锂离子电池的研究进展锂离子电池的应用主要在移动通讯、笔记本电脑、MP3、手持影碟机等小型电器方面，但在电动汽车、大型动力电源等领域的应用还处于研究开发阶段。
动力型锂离子电池由正极、隔膜、负极和电解液等构成。
这种电池的正负极均采用可供锂离子(Li+)自由嵌脱的活性物质，充电时，Li+从正极逸出，嵌入负极；放电时，Li+则从负极脱出，嵌入正极。
这种充放电过程，恰似一把摇椅。
因此，这种电池又称为“摇椅电池(Rocking Chair Batteries)”。
电池的特性取决于包括在其中的电极、电解质和其它电池材料。
具体地说，电极的特性取决于电极活性材料、导电剂和粘结剂等。
因此通过电极的特性，如从活性材料、导电剂、粘结剂、电解液等多方面研究，来提高动力型锂离子电池大电流或快速充放电性能，高温以及安全性能等。
1锂离子电池的研究1.1正极材料在动力型锂离子电池的研究中，正极材料是关键，也是引发锂离子动力电池安全隐患的主要原因。
因此寻求高能量密度、高安全、环保和价格便宜的电极材料是动力电池发展的关键。
普遍使用的正极材料是LiCoO2、LiFePO4和LiMn2O4。
商品化的LiCoO2虽广泛应用，但仍存在着一些需解决的问题，如平均放电电压只有3.6V，最高也未达到4.0V；实际比容量为140mhA·g-1；过充电会迅速恶化电极的循环性能；在45℃以上使用时自放电增加，容量下降，也不宜快速充电。
显然，如果LiCoO2作为动力型电池的正极材料，抗过充，自放电等这些需解决的问题若不解决，电池的一致性很差，一旦组合成动力电池，整体电池的性能将受到严重的影响。
为了能进一步完善LiCoO2材料的性能，研究者们把重点转移到LiCoO2材料的掺杂、包覆等。
LiCoO2材料虽然占据着市场，但其昂贵的价格，也限制了它的广泛应用。
LiMn2O4具有放电电压高，安全性好，具有其他层状结构正极材料所不能比拟的高倍率充放电能力等优点，因而目前在推广锂离子动力电池方面，其具有很大优势。
新能源汽车动力电池研究与性能分析
新能源汽车动力电池研究与性能分析第一章引言随着全球能源危机的逐渐加剧，对于传统石油能源的依赖性愈发成为人们关注的焦点。
新能源汽车由于其绿色、环保的特点，相对于传统燃油汽车具有更高的发展前景。
而动力电池作为新能源汽车的核心部件，其性能的优劣直接影响着新能源汽车的续航里程、安全性以及使用寿命。
因此，对于新能源汽车动力电池的研究与性能分析尤为重要。
第二章动力电池的分类与原理动力电池根据其化学反应原理的不同，可以分为镍氢电池、锂离子电池、超级电容器等。
其中，锂离子电池因其高能量密度、良好的续航里程以及可靠性等特点成为新能源汽车的主要动力电源。
第三章动力电池的性能评价指标对于动力电池的性能评价，主要包括能量密度、功率密度、循环寿命、安全性等指标。
能量密度是指单位电池体积或质量所蕴含的电能，决定了新能源汽车的续航里程。
功率密度则关乎动力电池在短时间内释放大电流的能力。
循环寿命衡量了电池在不同充放电过程中维持性能的能力，直接影响电池的使用寿命。
安全性则对电池的短路、过充、过放、高温等方面进行评估，以确保电池的安全可靠性。
第四章动力电池的性能测试动力电池的性能测试通常包括电容测试、循环性能测试、高低温性能测试等。
电容测试用于评估动力电池的容量大小，是衡量电池储能能力的重要依据。
循环性能测试则模拟电池在实际使用中的充放电过程，用来评估电池在大量循环充放电后的稳定性能。
高低温性能测试则检验电池在极端温度下的性能表现，以确保电池在各种气候条件下的可靠性。
第五章动力电池性能分析通过对动力电池的性能测试数据的分析与处理，可以得到电池的能量密度、功率密度、循环寿命以及安全性等指标。
一般采用数学模型等方法，对数据进行建模与分析，以得到准确的性能评价结果。
同时，也需要与实际车辆使用情况相结合，综合评估电池的性能。
通过性能分析，可以对动力电池的优化方向提出建议，推动新能源汽车动力电池技术的发展。
第六章动力电池研究的进展与挑战在动力电池的研究领域，目前已取得了许多重要的进展，如锂硫电池的应用、固态电解质的研究等。
锂离子电池一致性问题研究
锂离子电池一致性问题研究倪涛来;宫璐;向兴江;宫本佳和【摘要】锂离子电池的一致性问题对电池组性能、使用寿命和安全性具有重要影响.本文分析了单体电池一致性问题成因,并讨论了改善一致性问题的措施,研究证明:提高制造水平、采用分选技术和电池管理系统是改善电池一致性的有效方法.【期刊名称】《电池工业》【年(卷),期】2017(021)005【总页数】4页(P37-40)【关键词】锂离子电池;一致性;分选技术;电池管理系统【作者】倪涛来;宫璐;向兴江;宫本佳和【作者单位】合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011【正文语种】中文【中图分类】TM911.3随着社会的不断发展，传统能源危机不断加深，大气污染日益严重。
为解决这一问题，人们减少传统化石燃料的使用，努力提高能源的利用率，积极开发清洁可再生能源。
近年来，电动汽车采用锂离子电池作为动力能源，与传统汽车相比，因其可实现零排放、具有较高的能源利用率等优点，得到了迅猛的发展。
而锂离子电池作为电动汽车的核心部分，直接影响电动车的续航里程和工作效率。
基于现阶段的电池制造技术，单体电池还不能满足电动汽车的性能需求，因此，一般将电池进行串并联成组使用[1]。
由于电池原材料、生产工艺等差别，电池容量、电压、内阻等性能存在差异，使得电池组性能达不到单体电池水平，使用寿命远短于单体电池，影响电动汽车的使用[2]。
因此，对锂离子电池一致性问题的研究对延长电池组的使用寿命、提升电动汽车的性能具有重要意义。
本文主要从锂离子电池一致性的差异体现、追溯差异来源和目前提升电池一致性的改善措施三个方面阐述一致性问题的研究进展。
1 一致性差异体现单体电池性能差异主要体现在初始状态和存储过程变化两个方面。
初始状态包括容量、电压、内阻等。
车用动力锂离子电池单体不一致性问题研究综述
体发热不同， 如果温度场设计不合理， 会导致各单体 温度的不一致。另外， 对于并联电池系统而言， 由于 单体电池内组及连接差异， 实际单体电流也会不同。 上述的因素在电池实际运行过程中相互耦合， 最终 导致了电池组内各单体性能衰减速率不同 。 而由于 性能衰减速率的差异， 又进一步引起了电池容量和 内阻等差异变大， 形成正反馈效应。
图3 电池单体内阻分布
称容量衰减速率和单体电池初始 SOC 的差异。 对 并联型电池系统而言， 除上述 3 个原因外， 还可能由 于电池内阻差异， 导致电池的工作电流不同。 这里 以串联 系 统 为 例， 简单分析单体电池容量差异对 SOC 不一致的影响， 其他因素造成的 SOC 差异可用 相似方法分析。
2 1 锂离子电池一致性问题的成因分析
锂离子电池不一致的表现规律
锂离子动力电池的制造过程一般包括配料、 涂 膜、 装配和化成等步骤。 在上述步骤中的每个环节 都可能会由于材料及制造精度等原因造成单体电池 在锂离子电池制造过程中， 之间的不一致。 比如， 正、 负极活性物质的涂布需要有很高精度 ， 这是保证 电池性能可靠和一致的关键。混合好的浆料置于密 封的容器内， 涂布时浆料进入的量由高精度的泵控 制。然而， 实际制造中， 无论是容器的密闭还是浆料 进入量的控制都可能会发生偏差， 从而影响涂布的 ， 。 厚度 导致电池性能产生差异 由于制造环节造成的电池单体性能差异， 会在 使用过程中耦合使用条件造成电池性能衰减速率的 不一致， 并引发单体电池差异逐渐放大。 一般由于 初始性能参数的差异和外部使用条件的一致性难以 完全保证， 会导致电池工作状态的差异， 而电池工作 状态的差异又进一步加剧了电池性能变化的差异。 两者相互耦合作用如图 1 所示。 对电池寿命问题的研究表明， 电池性能衰减主 要影响因 素 是 温 度、 放 电 深 度 （ depth of discharge， DOD） 和电流倍率［4 － 6］。对于电池组内的单体电池， 由于容量不一致， 在相同的电流工况下， 会带来实际 电流倍率和 DOD 的差异； 而由于内阻差异， 导致单
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哈尔滨理工大学工学硕士学位论文
Evaluation on the Dynamic Consistency of Li-Ion Power Battery Abstract
Li-ion power battery has been the solid foundation for technology innovation within power battery field with its unique discharge specific capacity and long cycle life. Cell batteries should be connected in series to be applied for large appliance, though the rapid development in crafts and management. However, the general performance of the formed battery pack may suffer a apparent decay after a long term application, due to the deterioration in the consistency of the battery based on large quantities of research. A better evaluation on the consistency of battery is the very basis to keep better performance of the battery, to extend the cycle life, as well as to give advantage to battery management system (BMS) with maintenance. Various experiments are conducted to get to essence of consistency of battery, as to analyze the performance index of power battery for the typical ones for the current state of battery in this paper. State of charge, as well as SOC and closed circuit voltage (CCV) are selected with the research results for the performance index of consistency. The equivalent circuit model is established and improved with weight victor A(m) is involved to embrace the discrepancy in the very battery of the formed battery pack in the paper. Square-Cubature-Kalman-Filter, combined with Strong-Tracking Filter (SCKF-STF) algorithm is involved for SOC prediction with corresponding simulation and error analysis. To obtain SOC prediction result with higher precision, multiple filter algorithm is designed ahead of the SCKF-STF algorithm to tackle with the involved noise with input data. The comparison simulation of SOC prediction is conducted with optimized SCKFSTF algorithm and improved model. The corresponding simulation result and error analysis is conducted with the single SCKF-STF for the adtantage of the optimized algorithm.
哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明
本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《锂动力电池动态一致性评价 方法的研究》 ，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独 立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他 人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日
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哈尔滨理工大学工学硕士学位论文
目
录
摘要 ............................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................... II 第 1 章 绪论 ................................................................................................................ 1 1.1 课题研究的目的及意义 ................................................................................... 1 1.2 SOC 预测方法的现状研究 ............................................................................... 2 1.2.1 SOC 预测方法的发展趋势 ........................................................................ 3 1.2.2 常用 SOC 预测的算法综述 ...................................................................... 3 1.3 锂动力电池一致性评价的现状研究 ............................................................... 5 1.3.1 一致性评价的研究方向 ............................................................................ 5 1.3.2 基于参数的评价方法综述 ........................................................................ 5 1.4 本文主要研究内容 ........................................................................................... 6 第 2 章 锂动力电池不一致性的研究 ........................................................................ 8 2.1 电池一致性的概念阐述 ................................................................................... 8 2.2 不一致性的产生机理 ....................................................................................... 8 2.2.1 分析生产和储存环节 ................................................................................ 8 2.2.2 分析成组使用环节 .................................................................................. 10 2.3 判定电池不一致的条件 ................................................................................. 11 2.3.1 性能参数分析 .......................................................................................... 11 2.3.2 状态参数分析 .......................................................................................... 12 2.4 电池不一致的危害 ......................................................................................... 12 2.5 改善电池不一致的方法 ................................................................................. 13 2.5.1 改善分选环节 .......................................................................................... 13 2.5.2 改善电池均衡环节 .................................................................................. 14 2.5.3 其它方法 .................................................................................................. 15 2.6 本章小结 ......................................................................................................... 15 第 3 章 锂动力电池 SOC 预测算法的研究与改进 ................................................ 16 3.1 SOC 预测的影响因素分析 ............................................................................. 16 3.2 电池等效模型的建立 ..................................................................................... 17 3.2.1 等效模型的数学推导 .............................................................................. 18 1-1-