電動汽車電池系統(tǒng)健康狀態(tài)的評估方法

電動汽車電池系統(tǒng)健康狀態(tài)的評估方法

電池成本在電動汽車成本上占據(jù)很大比例，而電池成本是推廣電動汽車的一個主要障礙。電池在使用過程中，由于其不可逆化學反應形成的鈍化膜以及其內(nèi)部活性材料的溶解而使得其出現(xiàn)老化，即電池容量降低。若能對電池健康狀態(tài)進行精確的評估，便可以避免電池被過早地處理，從而減少汽車的使用成本和意外故障發(fā)生。目前，對電池健康狀態(tài)的評估多是基于對電池單體健康狀態(tài)的評估，而在汽車上使用的電池則為電池單體構(gòu)成的電池系統(tǒng)。因此，本文提出一種對電池系統(tǒng)進行健康狀態(tài)評估的方法，并通過電池加速老化試驗對該方法進行了驗證。

對電池單體健康狀態(tài)的評估基于電池充放電過程中電能的存儲和消耗，這種方法被稱為庫倫計數(shù)，該方法會累積測量誤差，并在測量過程中不斷進行校準。本文所提出的評估方法同樣也利用庫侖計數(shù)對電池系統(tǒng)中隨機抽取的電池單體進行了狀態(tài)評估。在對測量誤差進行校準時，利用了電池單體的等效電路及粒子群優(yōu)化算法。每個電池單元包含2個繼電器，并通過微控制器進行控制。對該方法進行驗證時，選擇電池并進行加速老化試驗。文中分別選擇38120磷酸鐵鋰電池和14505磷酸鐵鋰電池構(gòu)成2個電池系統(tǒng)。每個電池系統(tǒng)串聯(lián)4組電池組，每組電池組并聯(lián)8個電池單體，共32個電池單體。加速老化試驗在室溫下進行，且不對溫度進行專門的控制，即試驗溫度隨日溫變化而變化。使電池系統(tǒng)不斷進行充放電循環(huán)，記錄整個老化試驗過程中電池系統(tǒng)的容量等數(shù)據(jù)。利用所得數(shù)據(jù)結(jié)合給出的健康狀態(tài)評估方法，對電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)進行評估。隨機從電池系統(tǒng)中分離出電池單體進行健康狀態(tài)評估。結(jié)果顯示：所提出方法可對電池系統(tǒng)健康狀態(tài)進行評估，且隨機選擇的電池單體數(shù)量越多，對電池系統(tǒng)健康狀態(tài)評估的精度越高。權衡計算時間和精度之間的關系，隨機選擇的電池單體的數(shù)量占總電池單體數(shù)量的14%時最優(yōu)。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2016年第5期

作者：Celil Ozkurt

編譯：張振偉