混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載電池容量估計(jì)方法

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混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載電池容量估計(jì)方法

車(chē)載電池的過(guò)度充電、低溫充電以及高電流充電等狀況的出現(xiàn)，使得電池出現(xiàn)老化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致車(chē)載電池容量和使用壽命等特性將發(fā)生改變，因此需要對(duì)老化電池的電池容量、使用壽命進(jìn)行估計(jì)。電池管理系統(tǒng)的主要功能就是對(duì)車(chē)載電池組的容量進(jìn)行精確估計(jì)。然而，對(duì)車(chē)載電池容量若不能準(zhǔn)確地估計(jì)，則可能會(huì)造成災(zāi)難性的事故發(fā)生。目前，使用的估計(jì)算法一般采用電池內(nèi)阻變化和電池電荷量變化作為估計(jì)的重要指標(biāo)。過(guò)去，基于電化學(xué)模型、等效電路模型和統(tǒng)計(jì)模型，對(duì)鋰電池使用過(guò)程中電池內(nèi)阻的增加、電池容量的衰減進(jìn)行分析，從而評(píng)估鋰電池的健康度（SoH）和剩余使用壽命（RUL）。由于車(chē)載電池使用頻繁、使用條件復(fù)雜、電池組中每個(gè)電池老化狀態(tài)不統(tǒng)一，因而對(duì)車(chē)載電池容量的估計(jì)還沒(méi)有較好的研究成果，而本文對(duì)現(xiàn)有的估計(jì)車(chē)載電池容量的方法進(jìn)行了有效評(píng)估。

給出額定容量、初始容量、實(shí)際容量3種不同的電池容量定義，并對(duì)其分別進(jìn)行說(shuō)明。分析車(chē)載電池容量估計(jì)的基本思路和難點(diǎn)。給出現(xiàn)有估計(jì)車(chē)載電池容量的方法并進(jìn)行分析。分析表明，通過(guò)對(duì)100余篇相關(guān)論文的研究和討論發(fā)現(xiàn)，目前大部分車(chē)載電池容量的研究都是根據(jù)充放電的電池電荷量及基于電壓的荷電狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。這種方法在車(chē)輛處于靜態(tài)條件下預(yù)測(cè)得較為準(zhǔn)確。但當(dāng)車(chē)輛行駛工況急劇變化時(shí)，估計(jì)誤差較大。此外，還有一部分利用電化學(xué)分析模型和老化預(yù)測(cè)模型，分析電池使用過(guò)程中電池內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)變化，從而對(duì)車(chē)載電池容量進(jìn)行估計(jì)，如增量容量分析（ICA）方法和差分電壓分析（DVA）方法。綜合考慮計(jì)算精度與計(jì)算量之間的關(guān)系，采用動(dòng)態(tài)最優(yōu)估計(jì)（如卡爾曼濾波、遞推最小二乘法）是估計(jì)車(chē)載電池容量較好的算法并且僅需要一個(gè)低成本的微控制器。但該方法需要先建立電池的狀態(tài)空間模型，且模型的微小誤差可能會(huì)引起較大的估計(jì)結(jié)果誤差。

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2015年第281期

作者：Alexander Farmann et al

編譯：王祥