评审组:动力电气组
项目名称:信息物理融合的锂离子电池热均衡状态估计理论及方法
提名单位: 中共陕西省委军民融合发展委员会办公室
提名等级:一等奖
提名单位意见: 本项目面向新能源汽车、新型储能等国家战略性产业的重大需求,在国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省工业攻关科技计划等项目的支持下,聚焦锂离子电池热安全管理与控制中的热均衡状态估计及调控难题,开展了长达十余年的系统研究。 项目揭示了热非均衡性对锂电池组放电容量的影响机制及不一致放电的作用机理,建立了基于锂离子传输熵变、极化和阻抗产热非线性解析的电池组散热均热理论;提出了基于积分量化电极嵌锂容量的新型电池SOC估算方法;构建了信息物理融合的锂电池SOC与SOH协同估计理论,实现了宽温域全寿命电池SOC的高精度、快速实时估计;提出了考虑电池不同老化阶段的多目标高效热均衡控制策略,实现了电池组的快速、高效均衡控制,整体研究成果达到国际先进水平。 项目相关理论、方法及发现受到国内外知名学者的广泛引用与高度评价,被同行广泛采用或作为其后续研究的重要基础。5篇代表性论文他引总计1437次,2篇入选ESI高被引论文。项目形成的原创性理论与方法已应用于指导电池组的热均衡设计、状态监测与热控制,有效提升了其热安全性能与使用寿命。开发的电池管理系统产品在新能源汽车、储能电站、通讯基站等多个领域实现广泛应用,累计销售额已突破亿元,初步取得了显著的经济效益,有力推动了我国新能源汽车与新型储能等战略新兴产业的技术进步。
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:

主要完成人情况:
  1. 姓名:张兄文
    排名:1
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献: 对发现点1、发现点2、发现点3和发现点4作出贡献,是发现点1-4理论和方法的主要思想提出者,代表性论文1-5的唯一通讯作者。 在发现点1中,建立了锂离子电池充放电过程的发热非线性解析模型,揭示了热非均衡性对串并联锂离子电池组放电容量和电压不平衡性影响的作用机理;在发现点2中,提出从量化的电极颗粒内部 Li浓度分布动态特性来揭示放电电流和温度对锂离子电池放电容量影响的方法;在发现点3中,提出了机理和数据双核协同驱动多时间尺度架构的锂离子电池SOC-SOH信息物理融合协同估计的思想;在发现点4中,提出了串联锂离子电池组多目标高效热均衡控制方法。
  2. 姓名:杨乃兴
    排名:2
    行政职务:系主任
    技术职称:副教授
    工作单位:西安建筑科技大学
    完成项目时所在单位:西安建筑科技大学
    对本项目主要学术贡献: 对该项目主要贡献在于发现点1、2和4,代表性论文1、2、3的第一作者。 在发现点1中,进一步发展了基于热均衡(温度均匀性、最大温升、冷却指数)综合最优评价指标的锂离子电池组设计方法,阐明了电流和温度对锂离子电池放电过程热非均衡性的影响规律;在发现点2中,进一步发展了基于积分量化电极颗粒嵌锂容量的电池可用容量在线估算方法;在发现点4中,优化了串联锂离子电池组主动热均衡控制方法。
  3. 姓名:张书帜
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:研究员
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献: 对该项目主要贡献在于发现点3和4,代表性论文4、5的第一作者。 在发现点3中,提出了库仑积分和差电压分析信息物理融合的电池SOH估计方法;在发现点4中,建立了考虑电池组不同老化阶段的多目标优化串联锂离子电池组主动热均衡控制策略。
  4. 姓名:李国君
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献: 对本项目发现1和发现点2作出贡献,代表性论文1、2、3的合作作者。 在发现点1中,给出了锂离子电池充放电过程的发热非线性解析建模方法;在发现点2中,给出了电极颗粒内部 Li 浓度分布动态特性数值建模方法。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西安交通大学
    单位贡献:创建了信息物理融合的锂离子电池热均衡状态估计理论及方法,具体包括:1)建立了锂离子电池组产热-传热-散热-均热基础理论;2) 提出了动态高精度捕捉锂离子电池荷电状态(SOC)估计方法;3)建立了机理-数据双核驱动的锂离子电池SOC-SOH信息物理融合协同估计理论;4)提出了计及电池组不同老化阶段的多目标高效热均衡控制方法。

  2. 单位名称:西安建筑科技大学
    单位贡献:进一步发展了基于热均衡(温度均匀性、最大温升、冷却指数)综合最优评价指标的锂离子电池组热管理设计方法,阐明了锂离子电池不同成组方式的温度非均匀分布规律;进一步发展了基于积分量化电极嵌锂容量的电池可用容量在线估算方法;优化了锂离子电池组主动热均衡控制方法。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处