隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，鋰離子電池面臨高倍率快充帶來(lái)的安全性與壽命挑戰(zhàn)。快充過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱量加劇電池老化，可能引發(fā)容量衰退甚至熱失控等問(wèn)題。本項(xiàng)目圍繞磷酸鐵鋰（LFP）電芯，構(gòu)建了兼顧精度與可解釋性的電熱耦合模型，研究鋰電池在快充過(guò)程中的熱-電行為特性，并設(shè)計(jì)最優(yōu)充電策略以實(shí)現(xiàn)充電時(shí)間縮短與熱安全性的平衡。

項(xiàng)目開發(fā)了擴(kuò)展單粒子模型與集總熱模型相耦合的建模框架，通過(guò)粒子群優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)辨識(shí)，提升了模型在不同倍率工況下的適應(yīng)性與預(yù)測(cè)精度。同時(shí)，項(xiàng)目構(gòu)建了融合容積卡爾曼濾波（CKF）與LSTM網(wǎng)絡(luò)的SOC估計(jì)方法，提高了電池關(guān)鍵狀態(tài)量的觀測(cè)準(zhǔn)確性。最終，基于電化學(xué)老化機(jī)制與產(chǎn)熱特性，提出了多目標(biāo)優(yōu)化充電策略，在提升快充效率的同時(shí)抑制了電池?zé)嵘郎嘏c性能退化。

項(xiàng)目的總體目標(biāo)是開發(fā)一套面向LFP電芯的電熱耦合建模與充電優(yōu)化策略設(shè)計(jì)框架，為電動(dòng)汽車快充安全性與效率提供理論支撐與控制依據(jù)：

（1）構(gòu)建電熱耦合模型：基于擴(kuò)展單粒子模型和集總熱模型，耦合電化學(xué)-熱過(guò)程，構(gòu)建適用于多工況的鋰電池物理模型，并完成模型參數(shù)辨識(shí)與仿真驗(yàn)證，確保電壓和溫度預(yù)測(cè)誤差均控制在可接受范圍內(nèi)。

（2）設(shè)計(jì)SOC狀態(tài)估計(jì)方法：設(shè)計(jì)一個(gè)磷酸鐵鋰電池狀態(tài)觀測(cè)器，能夠?qū)呻姞顟B(tài)這一難以測(cè)量的關(guān)鍵狀態(tài)量進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，為后續(xù)的最優(yōu)充電策略設(shè)計(jì)提供更為精確的電池內(nèi)部信息參考。

（3）構(gòu)建老化模型并優(yōu)化快充策略：明確電池老化機(jī)理，構(gòu)建準(zhǔn)確反映電池全生命周期中內(nèi)部理化特性演變規(guī)律的機(jī)理老化模型，并設(shè)計(jì)多階段恒流充電方法，通過(guò)對(duì)策略的優(yōu)化，加快充電速度，延長(zhǎng)使用壽命。

項(xiàng)目完成了磷酸鐵鋰鋰電池電熱耦合建模及參數(shù)識(shí)別，仿真預(yù)測(cè)誤差控制在電壓20?mV、溫度1?K以內(nèi)，具備良好魯棒性與物理一致性。在SOC估計(jì)方面，提出多模型融合算法，顯著提升了中高SOC平臺(tái)區(qū)間估計(jì)精度，最終將RMSE控制在1%以內(nèi)。

在充電策略優(yōu)化方面，建立基于老化機(jī)制的產(chǎn)熱-時(shí)間雙目標(biāo)優(yōu)化框架，設(shè)計(jì)了多階段恒流充電策略。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，與廠家推薦的3C快充方案對(duì)比，優(yōu)化方案最多可縮短19.01%的充電時(shí)間，最大溫升與傳統(tǒng)方案相當(dāng)甚至下降1.77K，實(shí)現(xiàn)快充速度與電池壽命的雙重優(yōu)化。