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

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

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

但是，隨著模型精度的提高，整個系統的復雜度也隨之增加。電池被用作一組數百個電池，這增加了模型的復雜性。此外，一些影響，例如電池的溫差，不能忽略，必須正確建模。對于最佳設計建議，應該在準確性和復雜性之間進行權衡。為了預測電池的性能，存在許多不同的模型，例如經驗模型、模型等效檢查、電化學模型和數據驅動模型。文獻中已經介紹了各種具有不同復雜程度的電池模型。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

多物理系統的建模需要不同物理域之間的耦合，例如電學和熱學。電力和能源交換在兩個域內和之間進行傳輸這一事實有一個共同點。越來越多的物理現象的整合導致系統具有越來越多的未知數，而解決方案需要對不同子模型的非線性方程系統進行模擬。目標是預測不同應用領域中的存儲設備行為并識別模型參數。提出的多物理模型考慮了電池的電氣和熱效應、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阻取決于SOC和其他用于描述充放電過程中瞬態響應的因素。

提出的熱模型考慮了功率損耗和環境溫度作為輸入，并給出了電池內部溫度的估計。對于具有多個電芯的電池模塊，由于系統是線性的，因此可以使用疊加來預測熱性能。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，以評估不同范圍內的頻率行為。電化學和平衡分析儀用于表征存儲設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的方法，是優化。MATLAB 優化工具箱用于定義允許最佳擬合的參數，最大限度地減少實驗和模擬數據之間誤差的含義。

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。

儲能技術在降低成本和重量以及提高安全性方面具有挑戰性。安全是非常重要的一點，因為我們應該能夠消除熱失控風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用的數量和功率密度不斷增加，設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。發言人強調，這種方法比傳統的線/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，還可以根據需要監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