Page 25 - 2023中国无损检测年度报告
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图 13 锂离子电池不同荷电状态下的电压、电流信号与导
波时域信号
图 12 基于 GM-PSO-SA 的定制锂离子电池 SOC
评估结果
发表论文：Zhang Binpeng, Lyu Yan, Gao
Jie, Song Guorong, Zheng Yang, Lee Yung-
chun, He Cunfu. Ultrasonic characterization
of multi-layered porous lithium-ion battery
structure for state of charge[J]. Ultrasonics,
2023, 134: 107060. doi:10.1016/j.ultras.
2023.107060.
图 14 不同频率下锂离子电池 SOC 的群速度频散曲线
1.8 锂离子电池荷电状态的超声导波检测
提出了一个声学模型用以研究锂离子电池
的荷电状态（SOC）与超声导波传播特性之间
的相互作用机理。同时，针对锂离子电池的多
层多孔结构特点，引入 Biot 理论和传递矩阵法，
构建了锂离子电池多层多孔结构声学理论模型。
在循环过程中，电极的机械性能（模量和
密度）是动态变化的，这将影响锂离子电池中
超声导波的扩散特性。在此基础上，数值分析
了锂离子电池 SOC 与导波频散曲线之间的内在
联系。
建立了具有相同结构特征的频域仿真模型 图 15 锂离子电池导波试验与理论计算的 TOF 比较
以验证上述理论结果的正确性。对定制电池的 发表论文：Gao Jie, Zhang Liangheng,
仿真结果表明，导波 A 0 模态的群速度变化导致 Yan Lyu, Fan Shi, Wu Bin, He Cunfu.
的渡越时间变化与电池电量密切相关。
Ultrasonic guided wave measurement and
搭建了一个超声导波检测试验系统，以提 modeling analysis of the state of charge
取导波信号在循环过程中的渡越时间和幅值变 for lithium-ion battery[J]. Journal of Energy
化，从而准确验证了理论飞行时间的范围。此 Storage, 2023, 72: 108384. doi:10.1016/
外，还通过不同温度和电流工作条件下的电池 j.est.2023. 108384.
试验验证了所提方法的适用性。结果表明，超 1.9 有障碍物燃料电池客车的氢气扩散规律研究
声导波检测方法是确定锂离子电池 SOC 的有效
手段。各仿真与试验结果如图 13~15 所示。 针对氢燃料电池客车的氢气泄漏等安全隐
患，对不同通风条件下有障碍物的燃料电池客车
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