车用动力电池不一致性多尺度特征聚类模型及均衡预测控制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51907030
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0707.电能存储与应用
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Balancing is an important way to improve the performance and lifetime of the battery pack. Power batteries have the characteristics of nonlinearity, strong time-variation and close coupling, and their cells show inconsistency of parameters. Due to the complex working conditions of electric vehicle, the inconsistency extending of cells can be aggravated, and even leads to significant differences. Aiming at solving the problems of the evolution of battery inconsistency enlarging to the unbalanced state and their balancing control, this project concentrates on the following contents: 1) The power batteries' external characteristics, SOC, and other parameters will be explored affected by the factors such as aging degree, charge and discharge rate, and so on, and the unbalanced path model of the power batteries parameters will be constructed, and the coupling parameters as well as the balancing switching mechanism will also be explored. 2) A joint estimation methodology of states and parameters of power battery will be developed, and a clustering by fast search and find of density peaks (CFSFDP)-based approach will be proposed to analyze the multi-scale features of inconsistency in the power batteries, and in addition, an adaptive local density clustering core as well as distance from data points belonging to other clusters will be explored to perfect the model of the multi-scale features of inconsistency. 3) To optimize the balancing trigger function, a primary feature identification algorithm for the inconsistency of the power batteries will be developed, and an isolated bidirectional Cuk converter-type centralized active balancing control system will be designed, and its time/energy consumption minimization-based balancing predictive control will be implemented. A model of multi-scale features of inconsistency and an isolated bidirectional Cuk converter-type centralized active balancing control will be expected, and the research achievements and contributions will provide scientific value and theoretical significance for improving battery management and balancing efficacy.
均衡是提升电池组性能与寿命的重要途径。动力电池具有非线性、强时变、强耦合等特征,单体电池间各种参数存在差异,而电动汽车工况复杂,导致差异加剧,甚至出现显著性不同,针对不一致性扩大至不均衡状态的演化与一致性均衡等问题:1) 探索老化程度、充放电倍率等因素对动力电池外特性、SOC等参数的影响规律,建立各参数的失衡路径模型,探究参数耦合与均衡启闭机制;2) 研究动力电池模型参数与状态联合估计,基于密度峰值和距离聚类分析不一致性多尺度特征,并通过自适应局部密度聚类中心与截断距离完善不一致性多尺度特征聚类模型;3) 构建动力电池不一致性主特征判据,优化均衡启闭触发函数,设计一种隔离型双向Cuk变换器集中式主动均衡控制系统,研究计及时间/能量耗散最小的均衡预测控制。预期提出动力电池不一致性多尺度特征聚类模型与一种隔离型双向Cuk变换器集中式均衡系统,对完善电池管理与提高均衡效能具有科学价值和理论意义。

结项摘要

发展新能源汽车是我国国家战略,动力电池及其管理系统是新能源汽车的关键技术。动力电池具有非线性、强时变、强耦合等特征,单体电池间各种参数存在差异,而新能源汽车工况复杂,导致差异加剧,动力电池使用或管理不当会进一步影响整车续驶里程与使用期限。因此,研究动力电池不一致性成因及均衡管理技术提高电池组一致性,延长其使用寿命,对提升动力电池乃至整车性能有重要意义。本项目针对电池组不一致性扩大至不均衡状态的演化问题,开展了性能测试及寿命衰退实验,分析了不一致性扩大成因、失衡路径以及演变规律,对动力电池组进行多尺度特征密度峰值聚类,建立不一致性评判依据,提出了一种基于信息熵-灰色关联分析的电池组不一致性评价方法。其次,本项目基于动力电池RC等效电路模型建立了改进的平方根二阶中心差分变换卡尔曼滤波SOC估计方法,在HPPC和UDDS工况下估计误差均在2%内。为进一步提高变工况条件下的状态估计精度,本项目研究了基于模型-数据双驱的电池状态SOX联合估计方法,建立了GRU深度-迁移学习SOX联合估计模型,实现了在电池老化情况下的状态估计误差在5%内。最后,为实现动力电池组一致性均衡及均衡效率优化,本项目提出了基于隔离变换器的模块化均衡架构和分层控制系统,设计了考虑电池组间SOC差异和电池组内单体间SOC差异的能量分配策略,提出了考虑均衡电流自适应追踪和阈值时变约束的分层MPC均衡管理策略,建立了电池组均衡系统预测模型,构建了电池组均衡时间或能量消耗最小的目标函数,求解均衡优化问题获取最佳均衡电流值。采用均衡器电流自适应滑模追踪控制,解决能量转移路径变化和电池均衡器工作模式频繁切换导致的外部负载干扰突变和参数摄动等问题。并通过最佳均衡电流自适应追踪控制和电池组均衡管理等实验,验证了提出的基于隔离变换器的均衡系统样机的可行性。综上,本项目研究的动力电池组均衡方法有望应用于电动汽车电池组的一致性管理与优化。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(8)
Lithium-ion battery state-of-charge estimation for small target sample sets using the improved GRU-based transfer learning
使用改进的基于 GRU 的迁移学习对小目标样本集的锂离子电池充电状态进行估计
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2022.123178
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Ya-Xiong Wang;Zhenhang Chen;Wei Zhang
  • 通讯作者:
    Wei Zhang
Disturbance and Uncertainty-Immune Onboard Charging Batteries With Fuel Cell by Using Equivalent Load Fuzzy Logic Estimation-Based Backstepping Sliding-Mode Control
采用基于等效负载模糊逻辑估计的反步滑模控制对燃料电池进行抗扰和不确定性车载充电
  • DOI:
    10.1109/tte.2021.3052881
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Transportation Electrification
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Chi Xuncheng;Lin Fei;Wang Ya-Xiong
  • 通讯作者:
    Wang Ya-Xiong
Real-time estimation of state-of-charge in lithium-ion batteries using improved central difference transform method
采用改进的中心差分变换法实时估计锂离子电池的荷电状态
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2019.119787
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Xuan Dong-Ji;Shi Zhuangfei;Chen Jinzhou;Zhang Chenyang;Wang Ya-Xiong
  • 通讯作者:
    Wang Ya-Xiong
Adaptive estimation-based hierarchical model predictive control methodology for battery active equalization topologies: Part I–Balancing strategy
基于自适应估计的电池主动均衡拓扑分层模型预测控制方法:第一部分——平衡策略
  • DOI:
    10.1111/jace.13982
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Energy Storage
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Ya-Xiong Wang;Hao Zhong;Jianwei Li;Wei Zhang
  • 通讯作者:
    Wei Zhang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

THE INFLUENCE OF Mn PROMOTER FOR SUPPORTED Ni/TiO2 CATALYST CO METHANATION
Mn助剂对负载型Ni/TiO2催化剂CO甲烷化反应的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Fresenius Environmental Bulletin
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴刚强;徐绍平;王昱炎;郎中敏;王亚雄
  • 通讯作者:
    王亚雄
矩形截面弯曲型微通道气液两相泰勒流压降的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁倩卿;马学虎;春江;郝婷婷;兰忠;王亚雄
  • 通讯作者:
    王亚雄
Gibson地基中V-T联合受荷桩承载力分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹新军;王亚雄;徐洞斌
  • 通讯作者:
    徐洞斌
颠茄托品烷生物碱合成途径基因表达分析与生物碱积累研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Applied Polymer Science
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    强玮;王亚雄;张巧卓;李金弟;夏科;吴能表;廖志华
  • 通讯作者:
    廖志华
非均质地基中V-T联合受荷桩承载力分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    防灾减灾工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭旭挺;邹新军;王亚雄
  • 通讯作者:
    王亚雄

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

王亚雄的其他基金

氢能重卡用透平空气压缩机流-热耦合机理及能量回收全息最优滑模控制研究
  • 批准号:
    52375045
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码