在 PCIM，Yasser Ghoulam，研究工程師和博士。INSA Strasbourg 的候選人和 Mersen 的研發(fā)/創(chuàng)新經(jīng)理 Thomas Fouet 報告了有關(guān)儲能的最新消息。儲能是電動汽車(EV) 動力系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，而電池作為主要能源之一發(fā)揮著關(guān)鍵作用。因此，出于設(shè)計目的，需要可切換的電池模型。

電池表現(xiàn)出非線性行為，該行為取決于許多因素，包括化學(xué)性質(zhì)、溫度和負載曲線電荷。通過使用不同的方法和技術(shù)，可以塑造電池的行為，并且電池模型越準(zhǔn)確，使用仿真軟件獲得的結(jié)果就越可靠。

Ghoulam 展示了一種使用真實數(shù)據(jù)評估等效電路模型參數(shù)的實用方法，以預(yù)測電池電壓充電狀態(tài) (SOC) 和比較器。

但是，隨著模型精度的提高，整個系統(tǒng)的復(fù)雜度也隨之增加。電池被用作一組數(shù)百個電池，這增加了模型的復(fù)雜性。此外，一些影響，例如電池的溫差，不能忽略，必須正確建模。對于最佳設(shè)計建議，應(yīng)該在準(zhǔn)確性和復(fù)雜性之間進行權(quán)衡。為了預(yù)測電池的性能，存在許多不同的模型，例如經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、模型等效檢查、電化學(xué)模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動模型。文獻中已經(jīng)介紹了各種具有不同復(fù)雜程度的電池模型。在 INSA Strasbourg 進行的一項研究中，該團隊選擇了一個等效電路模型，該模型由兩個主要部分組成：（1）代表物理的靜態(tài)部分，

圖 1：電氣模型（來源：INSA）

圖 2：熱模型（來源：INSA）

多物理模型

多物理系統(tǒng)的建模需要不同物理域之間的耦合，例如電學(xué)和熱學(xué)。電力和能源交換在兩個域內(nèi)和之間進行傳輸這一事實有一個共同點。越來越多的物理現(xiàn)象的整合導(dǎo)致系統(tǒng)具有越來越多的未知數(shù)，而解決方案需要對不同子模型的非線性方程系統(tǒng)進行模擬。目標(biāo)是預(yù)測不同應(yīng)用領(lǐng)域中的存儲設(shè)備行為并識別模型參數(shù)。提出的多物理模型考慮了電池的電氣和熱效應(yīng)、實驗電流和電壓輸入的電氣模型以及估計的電壓和 SOC 輸出。

該模型的特點是開路電壓和內(nèi)阻取決于SOC和其他用于描述充放電過程中瞬態(tài)響應(yīng)的因素。

提出的熱模型考慮了功率損耗和環(huán)境溫度作為輸入，并給出了電池內(nèi)部溫度的估計。對于具有多個電芯的電池模塊，由于系統(tǒng)是線性的，因此可以使用疊加來預(yù)測熱性能。因此，電池單元的輸出溫度是所有電池單元消耗的輸入功率的貢獻之和。

圖 3：模型表征（來源：INSA）

圖 4：模型驗證（來源：INSA）

為電池注入廣泛的頻率，以評估不同范圍內(nèi)的頻率行為。電化學(xué)和平衡分析儀用于表征存儲設(shè)備并對其電氣行為進行建模。阻抗計用于測量作為奈奎斯特平面中頻率函數(shù)的阻抗變化。模型在頻域和時域方面的驗證證明了該方法的有效性和模型的性能。第二種方法，也是一種可靠的尋找參數(shù)的方法，是優(yōu)化。MATLAB 優(yōu)化工具箱用于定義允許最佳擬合的參數(shù)，最大限度地減少實驗和模擬數(shù)據(jù)之間誤差的含義。

Infi-Cell

Mersen 是一家全球性的先進材料和煤電公司，包括保險絲等電氣保護和電容器、冷卻、冷卻板和總線等電源管理解決方案。

儲能技術(shù)在降低成本和重量以及提高安全性方面具有挑戰(zhàn)性。安全是非常重要的一點，因為我們應(yīng)該能夠消除熱失控風(fēng)險并提供不同的解決方案，包括最佳互連總線。

隨著電動汽車和電池儲能應(yīng)用的數(shù)量和功率密度不斷增加，設(shè)計人員一直在尋求減少電池組件的占地面積，同時不影響其電源系統(tǒng)的效率或模塊化。

圖 5：Infini-Cell 電池組裝解決方案（來源：Mersen）

與傳統(tǒng)的電池互連解決方案不同，美爾森激光焊接機接口可確保電池單元與層壓母線的高速高效連接。發(fā)言人強調(diào)，這種方法比傳統(tǒng)的線/帶插入和焊接快 4 倍以上。疊層母線為超薄單層，觸點交錯。匯流條也是一種“智能”匯流條，這意味著它不僅可以為電池供電，還可以根據(jù)需要監(jiān)控電池的溫度和電壓。匯流條還消除了接線錯誤，并在電動汽車安裝中提供了額外的抗沖擊和振動強度。

審核編輯：湯梓紅