基于短板电池辨识的锂离子电池模组状态在线估计理论与方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21908143
  • 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:
    B0806.介科学与智能化工
  • 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

The cell-to-cell variations in Lithium-ion battery pack is the greatest challenge to the accurate and fast estimation of state of charge and state of health for the battery pack. The existing pack state estimation methods are mostly based on the state estimation of all cells in the pack, leading to the huge modelling cost and computing cost, and then the difficulty in real application. To reduce the estimation cell number and the modelling cost, a new pack state estimation method which is on the basis of identification of two weakest cells in the pack is proposed here. First, the method of weakest cell identification will be developed based on the study of pack consistency assessment criteria. Then, the adaptive weakest cell state estimation method will be developed by incorporating the model migration strategy. After investigating the dynamic evolution of pack consistency, including the characteristic time scales and weakest cell transfer mechanisms, the pack state estimation method will be finally established based on the sequential implementation of dynamic weakest cell identification and weakest cell state estimation. The realization of this project will be greatly helpful to the Lithium-ion battery modelling and state estimation, and provide the powerful technical support for the safe and long life operation of Lithium-ion battery system.
锂离子电池模组一致性问题是制约电池模组荷电状态和健康状态快速、精准估计的主要原因。现有模组状态估计方法常以同步估计模组内所有单体电池状态为前提,存在建模成本高、在线计算量大等本质缺陷,实际应用困难。鉴此,本项目提出以先辨识两个短板电池为前提的模组状态估计方案,进而显著减少在线估计单体个数、降低建模成本。首先,研究模组一致性在线评价准则,开发基于数据驱动分析的短板电池快速、可靠辨识方法;其次,研究电池模型迁移技术,构建模型参数在线更新机制,开发自适应的短板电池精准状态估计方法;再次,研究模组一致性动态演化规律,认清模组一致性变化时间尺度特征以及短板电池转移机制,最终形成以“短板电池动态辨识-短板电池状态估计”序贯实施为基础的模组状态在线估计技术,实现全寿命周期内的电池模组状态精准估计。本项目的实施将丰富电池管理系统建模理论和方法,为锂离子电池系统安全、长寿命、按需运行提供技术支撑。

结项摘要

锂离子电池模组一致性问题是制约模组关键状态快速、精准估计的关键。本项目针对这一问题,围绕电池参数差异辨识、关键状态估计,开展了相应研究。在电池一致性评估方面,提出了基于相异性矩阵和多维标度算法的电池内部参数差异辨识方法,通过同步辨识单体间容量差异、内阻差异、荷电状态一致性,实现了模组内部短板电池识别;电池状态估计方法方面,提出了基于联合滚动时域估计策略的电池荷电状态估计方法,实现了参数失配、测量不确定条件下的精准电池荷电状态估计,提出了基于优化策略的多约束功率状态估计方法,实现了电池功率状态精准估计;以此为基础,采用拉丁超立方抽样,系统分析了模组不一致性对状态估计的影响,为实现模组状态在线估计提供支撑。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Equivalent circuit modeling of sodium-ion batteries
钠离子电池的等效电路建模
  • DOI:
    10.1016/j.est.2021.103233
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Journal of Energy Storage
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Yi-Feng Feng;Jia-Ni Shen;Zi-Feng Ma;Yi-Jun He
  • 通讯作者:
    Yi-Jun He
Nonlinear Optimization Strategy for State of Power Estimation of Lithium-Ion Batteries: A Systematical Uncertainty Analysis of Key Impact Parameters
锂离子电池功率状态估计的非线性优化策略:关键影响参数的系统不确定性分析
  • DOI:
    10.1109/tii.2021.3111539
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Informatics
  • 影响因子:
    12.3
  • 作者:
    Jia-Ni Shen;Qian-Kun Wang;Zi-feng Ma;Yijun He
  • 通讯作者:
    Yijun He
A joint moving horizon strategy for state-of-charge estimation of lithium-ion batteries under combined measurement uncertainty
组合测量不确定度下锂离子电池荷电状态估计的联合移动视界策略
  • DOI:
    10.1016/j.est.2021.103316
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Journal of Energy Storage
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Jiani Shen;Qiankun Wang;Guangjin Zhao;Zifeng Ma;Yijun He
  • 通讯作者:
    Yijun He

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其他文献

石墨烯基超级电容器研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    储能科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨德志;沈佳妮;杨晓伟;马紫峰
  • 通讯作者:
    马紫峰
基于模型的锂离子电池SOC及SOH估计方法研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈佳妮;贺益君;马紫峰
  • 通讯作者:
    马紫峰

其他文献

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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

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          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]
      
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