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混合動力汽車和純電動汽車車載電池容量估計方法

車載電池的過度充電、低溫充電以及高電流充電等狀況的出現，使得電池出現老化現象，從而導致車載電池容量和使用壽命等特性將發(fā)生改變，因此需要對老化電池的電池容量、使用壽命進行估計。電池管理系統(tǒng)的主要功能就是對車載電池組的容量進行精確估計。然而，對車載電池容量若不能準確地估計，則可能會造成災難性的事故發(fā)生。目前，使用的估計算法一般采用電池內阻變化和電池電荷量變化作為估計的重要指標。過去，基于電化學模型、等效電路模型和統(tǒng)計模型，對鋰電池使用過程中電池內阻的增加、電池容量的衰減進行分析，從而評估鋰電池的健康度（SoH）和剩余使用壽命（RUL）。由于車載電池使用頻繁、使用條件復雜、電池組中每個電池老化狀態(tài)不統(tǒng)一，因而對車載電池容量的估計還沒有較好的研究成果，而本文對現有的估計車載電池容量的方法進行了有效評估。

給出額定容量、初始容量、實際容量3種不同的電池容量定義，并對其分別進行說明。分析車載電池容量估計的基本思路和難點。給出現有估計車載電池容量的方法并進行分析。分析表明，通過對100余篇相關論文的研究和討論發(fā)現，目前大部分車載電池容量的研究都是根據充放電的電池電荷量及基于電壓的荷電狀態(tài)進行估計。這種方法在車輛處于靜態(tài)條件下預測得較為準確。但當車輛行駛工況急劇變化時，估計誤差較大。此外，還有一部分利用電化學分析模型和老化預測模型，分析電池使用過程中電池內部發(fā)生的化學變化，從而對車載電池容量進行估計，如增量容量分析（ICA）方法和差分電壓分析（DVA）方法。綜合考慮計算精度與計算量之間的關系，采用動態(tài)最優(yōu)估計（如卡爾曼濾波、遞推最小二乘法）是估計車載電池容量較好的算法并且僅需要一個低成本的微控制器。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引起較大的估計結果誤差。

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2015年第281期

作者：Alexander Farmann et al

編譯：王祥