面向控制的简化单颗粒模型：参数分组与灵敏度分析

锂离子电池广泛应用于交通、储能和消费电子领域，推动了可靠电池管理系统（BMS）在状态估计和控制方面的需求。单颗粒模型（SPM）在计算效率和准确性之间取得平衡，但由于参数众多，在参数估计方面面临挑战。当前使用抛物线近似的 SPM 模型引入中间变量且难以进行参数分组。本研究提出一种面向控制的 SPM 重构方法，采用参数分组和抛物线近似以简化模型参数，同时使用平均值和表面锂离子浓度作为模型输出。通过参数分组，原始的 17 个参数被简化为 9 个分组参数。重构模型实现了低阶常微分方程形式，同时保持与分组前离散 SPM 相当的数学准确性。通过在各种电流档案下的 Sobol 灵敏度分析，将分组参数从 9 个降低到 6 个高度敏感参数。结果表明，仅估计这 6 个参数即可实现与估计全部 9 个参数相当的实际准确性，并且收敛更快。这一面向控制的 SPM 通过简化参数估计要求，增强了 BMS 在状态估计和控制方面的应用。