混合动力汽车和纯电动汽车车载电池容量估计方法



混合动力汽车和纯电动汽车车载电池容量估计方法

车载电池的过度充电、低温充电以及高电流充电等状况的出现，使得电池出现老化现象，从而导致车载电池容量和使用寿命等特性将发生改变，因此需要对老化电池的电池容量、使用寿命进行估计。电池管理系统的主要功能就是对车载电池组的容量进行精确估计。然而，对车载电池容量若不能准确地估计，则可能会造成灾难性的事故发生。目前，使用的估计算法一般采用电池内阻变化和电池电荷量变化作为估计的重要指标。过去，基于电化学模型、等效电路模型和统计模型，对锂电池使用过程中电池内阻的增加、电池容量的衰减进行分析，从而评估锂电池的健康度（SoH）和剩余使用寿命（RUL）。由于车载电池使用频繁、使用条件复杂、电池组中每个电池老化状态不统一，因而对车载电池容量的估计还没有较好的研究成果，而本文对现有的估计车载电池容量的方法进行了有效评估。

给出额定容量、初始容量、实际容量3种不同的电池容量定义，并对其分别进行说明。分析车载电池容量估计的基本思路和难点。给出现有估计车载电池容量的方法并进行分析。分析表明，通过对100余篇相关论文的研究和讨论发现，目前大部分车载电池容量的研究都是根据充放电的电池电荷量及基于电压的荷电状态进行估计。这种方法在车辆处于静态条件下预测得较为准确。但当车辆行驶工况急剧变化时，估计误差较大。此外，还有一部分利用电化学分析模型和老化预测模型，分析电池使用过程中电池内部发生的化学变化，从而对车载电池容量进行估计，如增量容量分析（ICA）方法和差分电压分析（DVA）方法。综合考虑计算精度与计算量之间的关系，采用动态最优估计（如卡尔曼滤波、递推最小二乘法）是估计车载电池容量较好的算法并且仅需要一个低成本的微控制器。但该方法需要先建立电池的状态空间模型，且模型的微小误差可能会引起较大的估计结果误差。

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2015年第281期

作者：Alexander Farmann et al

编译：王祥