馬 浩，萬麗麗

（天津交通職業(yè)學院物流工程學院，天津 300110）

鋰離子電池充電是一個極為復(fù)雜的多參數(shù)耦合過程，受到溫度、電壓、電流等多個外界因素的影響[1]。多參數(shù)耦合模型能夠準確地描述電池充電行為，從而在保證穩(wěn)定供電的同時，避免不當用電行為的出現(xiàn)。為了全面提高電池元件在智能物流系統(tǒng)中的充電效率與應(yīng)用安全性，利用多參數(shù)耦合模型，對鋰離子電池的充電策略展開深入研究。

1 基于多參數(shù)耦合模型的鋰離子電池充電特性分析

1.1 多參數(shù)耦合模型定義

多參數(shù)耦合模型是一種較為復(fù)雜的數(shù)學模型，可用于描述或預(yù)測鋰離子充電行為。在該模型中，多個參數(shù)之間相互影響、相互作用，使得各項指標參量的表達形成關(guān)聯(lián)且彼此制約的耦合關(guān)系[2]。在鋰離子電池充電過程中，多參數(shù)耦合模型可以用來描述電壓、電流、電容、電阻等多個因素之間的數(shù)值關(guān)系。由于這些因素之間存在著復(fù)雜的耦合關(guān)系，所以任何一個參數(shù)的改變，都會對鋰離子電池的充電能力造成影響。

規(guī)定U表示電壓、I表示電流、C表示電容、R表示電阻、E表示電感強度、ΔT表示單位充電周期，聯(lián)立上述物理量，可將多參數(shù)耦合模型定義式表示為：

通過建立多參數(shù)耦合模型，可以更加深入地分析鋰離子電池的充電流程，該模型準確描述了電池元件的充電機制，這也為優(yōu)化智能物流系統(tǒng)鋰電池的充電策略提供了理論支持。

1.2 智能物流系統(tǒng)鋰離子電池充電行為

鋰離子電池提供了智能物流系統(tǒng)運行所需的電力信號，鋰元素作為電池的正極材料，在充電過程中，其表面所累積的帶有正電荷的電子數(shù)量不斷增多，隨著充電時間的延長，這些電子不斷向著電池負極傳輸，當正、負級帶電量基本持平時，智能物流系統(tǒng)也就進入了穩(wěn)定運行狀態(tài)。圖1為充電過程中的鋰離子電池等效供電電路。

圖1 鋰離子電池充電電路Fig.1 Lithium ion battery charging circuit

由于智能物流系統(tǒng)的運行不需進行連續(xù)儲能，所以鋰離子電池充電過程中所產(chǎn)生的多余電力信號，會以點電荷的形式暫時存儲于電解溶液之中。

1.3 充電行為調(diào)節(jié)

基于多參數(shù)耦合模型調(diào)節(jié)鋰離子電池充電行為，包括電流調(diào)節(jié)、電壓調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、時間調(diào)節(jié)、策略優(yōu)化5 種方式，其具體調(diào)節(jié)內(nèi)容如表1所示。

表1 鋰離子電池充電行為調(diào)節(jié)Table 1 Regulation of charging behavior of lithium-ion batteries

由于鋰離子電池的充電行為較為復(fù)雜，所以為避免其儲能能力下降，常應(yīng)用多種方法對充電行為進行同時調(diào)節(jié)。

1.4 鋰離子電池的最大儲能量

鋰離子電池的最大儲能量就是指其在單位充電周期內(nèi)，所能存儲的最大電荷量，該項物理量的取值越大，就表示鋰離子電池的儲能能力越強，即電池元件在充電過程中對于電力信號的轉(zhuǎn)化效率越高。對于智能物流系統(tǒng)而言，其運行所需的電量資源由鋰離子電池提供，且電池元件的儲能水平直接影響系統(tǒng)的運行能力[3]。因此，基于多參數(shù)耦合模型優(yōu)化鋰離子電池充電策略時，應(yīng)以提高鋰離子電池的最大儲能量為主要目標。

設(shè)β表示電能轉(zhuǎn)化參數(shù)，σ表示存儲系數(shù)，q?表示鋰離子電池的充電儲能向量，f表示供能參數(shù)，kˉ表示單位充電周期內(nèi)的儲能均值量，聯(lián)立上述物理量，可將鋰離子電池最大儲能量的計算式表示為：

此外，在鋰離子電池的充電過程中，避免已存儲電力信號發(fā)生泄漏，也有助于提升電池元件的儲能能力。

2 鋰離子電池充電策略在智能物流系統(tǒng)中的應(yīng)用

在智能物流系統(tǒng)中，鋰離子電池的充電策略直接影響系統(tǒng)的運行效率與性能，其具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

（1）充電效率的提升

利用多參數(shù)耦合模型優(yōu)化鋰離子電池充電策略，可使電池元件進行分段恒流充電、涓流充電或是恒壓充電，而這些方式都有助于實現(xiàn)對鋰離子電池的高效管理。

（2）電池安全性的增強

對于智能物流系統(tǒng)而言，基于多參數(shù)耦合模型的充電策略可以實時監(jiān)測電池狀態(tài)，并根據(jù)實際情況，對充電量進行動態(tài)調(diào)整，不但可以減少因不當充電而導致的安全隱患與電池故障問題，還有助于保障電池的充電穩(wěn)定性[4]。

（3）充電行為的智能化管理

多參數(shù)耦合模型的應(yīng)用使得智能化控制鋰離子電池的充電行為成為了可能。高效的充電策略有助于實現(xiàn)電池元件的精準化控制，從而提高了物流系統(tǒng)的智能化水平。

（4）儲能資源的優(yōu)化利用

鋰離子電池的儲能能力極易隨使用時間的延長而逐漸下降，因此在對智能物流系統(tǒng)進行供電的過程中，應(yīng)注意對儲能資源的高效利用。

3 結(jié)論與展望

在智能物流系統(tǒng)中，鋰離子電池作為不可或缺的一部分，其充電策略對整個系統(tǒng)的運行性能與效率產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響。上述研究介紹了基于多參數(shù)耦合模型的鋰離子電池充電策略在智能物流系統(tǒng)中的研究進展，并分別在如下幾方面對其未來發(fā)展方向進行了展望。

（1）利用多參數(shù)耦合模型優(yōu)化鋰離子電池的充電策略，能夠?qū)崿F(xiàn)對電池元件的高效管理與精準控制，不但有助于提升物流系統(tǒng)的運輸效率，還可以有效降低能耗，從而減少環(huán)境污染。

（2）未來將會出現(xiàn)更加智能化的控制體系，可以在監(jiān)測電池狀態(tài)與環(huán)境參數(shù)的同時，對智能物流系統(tǒng)的運行能力進行動態(tài)化調(diào)整。這將有助于更加精準地管理與控制鋰離子電池充電行為，從而進一步提升物流系統(tǒng)的性能與效率。

（3）隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，未來會出現(xiàn)更加清潔的能源利用方式，例如采用風能、水能、太陽能等方式為鋰離子電池充電，對于智能物流系統(tǒng)而言，這將有利于降低其對資源的損耗以及對環(huán)境的污染。