基于均质化模型的健康感知快速充电：异构内部状态重构
系统与控制
2026-05-19 v1 系统与控制
摘要
锂离子电池的快速充电受到锂沉积的限制，该现象发生在当阴极电位降至 0 V 相对于锂/锂+时。基于模型的控制旨在最大化充电电流，同时保持阴极电位高于此阈值。在本工作中，我们演示了使用均质化模型（HM）配合经典 PID 控制器实现的无沉积快速充电策略。HM 源自对泊松-纳恰斯-普兰克方程组施加均质化理论推导，保留了多伯-弗劳德-纽德曼模型的物理特性，同时以一维双连续体格式捕捉电极微结构的异构性。通过重构电化学变量的三维分布，HM 启用了来自预计算闭合变量的非侵入式估计，从而实现对异构阴极电位的虚拟传感。通过 MATLAB-COMSOL 联合仿真，PID 控制器调节电流以维持整个三维阴极电位分布高于沉积限制，从而实现了基于 HM 的快速充电，计算成本远低于高保真模型。结果表明，HM 基于控制可为锂离子电池实现安全、降解感知和高效的快速充电。
引用
@article{arxiv.2605.16683,
title = {Health-Aware Fast Charging Using Homogenized Model with Heterogeneous Internal State Reconstruction},
author = {Alessio Alberto Lodge and Alessio Lombardo Pontillo and Feye S. J. Hoekstra and Robinson Medina and Steven Wilkins and Ilenia Battiato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.16683},
year = {2026}
}
备注
6 pages, 6 figures. Accepted for presentation at the IFAC World Congress 2026; to appear in IFAC-PapersOnLine