[00929689]车用动力电池多尺度建模、估计与最优充电控制理论与方法

交通电气化是世界各国能源改革、发展智慧及环保节能出行方式的重大战略需求。动力能源系统长期制约电动车辆、电动船舶及电动飞行器等的发展，高效安全的动力电池系统已成为国际学术界和工业界亟需攻破的难题，其“卡脖子”问题是如何针对电池系统的建模、优化及控制，建立有效的基础理论和算法体系。针对上述挑战，该项目在国家自然科学基金等项目支持下，通过多年攻关，成功解决了电池多物理场耦合建模及评价、多尺度状态联合估计、感知健康的快速充电等关键瓶颈问题，取得了具有国际突出影响力的创新成果，主要包括： 1)提出了电池模型结构有用性评价体系，揭示了多种电化学体系电池的最佳模型结构；提出了电池多尺度建模理论，解决了老化导致模型失配的难题；建立了面向控制的电化学-热耦合模型，突破了多物理场耦合模型在线应用难的瓶颈，为电池全寿命周期建模提供理论和方法支撑。 2)提出了噪声自适应控制和改进的滚动时域估计理论，建立了多时间尺度的状态联合估计算法，突破了复杂多参数模型参数在线更新难的瓶颈，解决了全寿命周期多状态高精度、强鲁棒估计的难题，为建立完备的电池状态估计体系提供理论和方法支撑。 3)提出了针对多物理场耦合模型的多状态约束优化算法，建立了感知电池健康状态的闭环快充理论，解决了高维度、分布式参数系统的状态估计难题，突破了开环充电策略无法感知关键变量的瓶颈，为提升快充效率，延长电池使用寿命提供理论和方法支撑。 该项目共发表高水平SCI论文80余篇。5篇代表作SCI他引1260次，谷歌学术他引1900次，单篇最高SCI他引698次，其中4篇入选ESI高被引论文，2篇为J.Power Sources和Energy杂志重点宣传的高影响力文章。20篇主要论文SCI他引2219次，谷歌学术他引3238次，其中ESI高被引10篇、1篇获机械工程学报高影响力论文奖、2篇获SCI期刊高被引论文奖。该项目成果获得了30余位国内外院士/会士等权威学者的正面评价，申请/授权发明专利30余项。受CELL子刊Joule(IF：27)及世界顶级能源期刊PECS(机械工程领域排名第一)邀请，发表电池优化控制方向的2篇综述文章，彰显了申请人在该领域的学术影响力。先后在IEEE Trans.系列权威期刊及机械工程学报上组织电池系统优化控制专刊，受邀作国际学术会议特邀报告10余次。项目成果已应用于长安新能源汽车，有力提高了其自主创新能力和经济效益。