仪器仪表学报

作者：张小成，郭强，赵光焱，戴云龙，杨鑫宇

单位：张小成,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,,郭强,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,guoqiang@cqut.edu.cn,赵光焱,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,,戴云龙,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,,杨鑫宇,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,

关键词：低温充电;内部温度预测;遗忘因子递推最小二乘法;无迹卡尔曼滤波

基金：重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2022NSCQ-MSX0997)资助

针对锂离子电池在高寒环境下诱发电化学性能衰退，导致便携式移动电源充电效率降低甚至功能失效的问题，设计一种便携式移动电源多模态协同充电系统。通过深入揭示锂离子电池低温电化学机理与充电行为机制，重点探究电-热等多物理场间的耦合关系，进而提出优化预热结构设计及电热协同动态充电控制策略。首先，采用聚酰亚胺基柔性电加热膜复合氮化铝/石墨烯高导热材料结构，显著提升传热速率与均匀性，快速恢复电池充电性能；其次，针对电池内部温度难以直接测量的限制，基于遗忘因子的递推最小二乘法在线辨识热容、热阻等关键参数漂移量，构建高精度时变参数热路模型，有效提升内部温度预测精度；同时，融合无迹卡尔曼滤波算法，形成双闭环协同估计架构，实时递推更新与校正温度状态量，实现内部温度动态观测。实验验证表明，所设计系统可实现电池内部温升速率达5℃/min，热路模型系统性误差稳定在0?2℃以内，在-30℃、-20℃和-10℃等多种典型低温工况下，内部温度预测误差严格控制在±1℃置信区间内、最大绝对误差仅0.6℃以及均方根误差最大仅0.4℃，有效解决了高寒环境下便携式移动电源充电失效的关键难题，为高寒环境能源保障体系提供创新性理论依据与工程技术参考。

来源：2025年第6期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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