Battery system modeling and simulation

 

研究生课程教学大纲(Syllabus

 

课程代码

Course Code

PE8611

*学时

Teaching Hours

32

*学分

Credits

2

*课程名称Course Name

(中文)电池系统建模与仿真

(英文)Battery system modeling and simulation

*授课语言Instruction

Language

英语 English

*开课院系School

中英国际低碳学院

先修课程Prerequisite

电路分析、自动控制理论、电化学原理等及同等课程

 

授课教师Instructors

姓名 Name

职称 Title

单位 Department

联系方式 E- mail

韩伟吉

副教授

中英国际低碳学院

w.han@sjtu.edu. cn

 

 

 

 

 

*课程简介(中文)Course Description

 

在我国达成双碳目标的宏大愿景下,发展电池储能技术成为促进节能减排、推动绿色发展和升级产业结构的重要措施。电池储能锂离子电池系统已经大规模应用于手机、笔记本电脑、电动汽车、电网储能电站等各类设备的能量存储,这些都需要电池管理系统来维持安全和高效的运行。在电池管理系统研发和设计中,电池系统数学建模与仿真分析起到了重要的作用,因此成为本课程讲授和探讨的主要课题。本课程旨在帮助研究生掌握分析电池储能系统实时运行所需的建模工具,也可以为进一步研究电池管理系统各项关键功能打好基础。课程内容主要涉及先导知识回顾、电池单体等值电路模型和电化学模型、模型参数辨识、多电池系统状态空间建模与仿真测试、应用案例分析等。先导课程包括微积分、电路分析、自动控制理论、电化学原理等,及其对等课程。

 

 

 

 

 

 

 

 

*课程简介(English

Course

Description

 

Under the grand vision of achieving carbon peak and neutrality, developing battery energy  storage  technology  has become  an  important  measure  to  promote  energy conservation  and  emission  reduction,  green  development,  and  industrial  structure upgrade. Lithium-ion battery systems have been widely used for energy storage in various devices such as mobile phones, laptops, electric vehicles, grid-level energy storage plants, etc., in which battery management systems are needed to maintain safe and  efficient  operation.  In  the  research,  development,  and  design  of  battery management systems, the mathematical modeling and simulation analysis of battery systems play an important role, and, hence, they become the main topics to be taught and discussed in this course. This course is designed to equip graduate students with the necessary modeling tools for analyzing the operation of battery energy storage systems, as well as to lay a solid foundation for further study of key functionalities of battery management systems. The course content mainly involves the review of the prerequisite knowledge, equivalent circuit models and electrochemical models for battery cells, model parameter identification, state space modeling and simulation tests for multi-battery systems, case studies of cutting-edge applications, etc. Prerequisite courses   include   calculus,   electric    circuit   analysis,    automatic   control   theory, electrochemical theories, or their equivalent courses.

                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*教学安排Schedules

教学内容 Content

授课学时

Hours

教学方式

Format

授课教师Instructor

电池储能系统概述综合介绍各类电池储能系统及应用场景

1

 

 

 

 

 

 

 

课堂授课

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

韩伟吉

先导知识回顾必要的电路分析、自动控制等理

2~3

电池单体等值电路模型主要理论推导、建模编

1~2

模型参数识别及仿真测试分析介绍常用的模型参数辨识方法并开展实验数据采集、参数辨识及仿真实验测试分析等

 

2

电池单体电化学模型主要理论公式、数学建模及仿真分析

2~3

多电池系统建模仿真:  串联、并联及多层次混合连接系统的模型建立及仿真实验测试分析等

2~3

前沿研究案例介绍分析通过应用案例介绍电池系统建模仿真典型应用的基本研究思路

1~2

课程设计前沿文献总结,课程设计研究课题汇

 

2

以小组为

单位,书

面报告和PPT 展示

*考核方式Grading

Policy

考核共计约 3 次课后作业、1 次课程设计(含文献调研总结),分别占比分数等级划分如下:

60%40%

 95~100

90~94

85~89

82~84

78~81

75~77

71~74

67~70

63~66

60~62

<60

 

A+

A

A-

B+

B

B-

C+

C

C-

D

F

*教材或参考资料

Textbooks &

References

美国科罗拉多大学 Gregory L. Plett 教授的两门开源课程:

ECE5710: Modeling, Simulation, and Identification of Battery Dynamics (uccs.edu)

ECE5720: Battery Management and Control (uccs.edu)