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鋰電池模型和健康狀態(tài)估計(jì)方法

提出了一種新型的等效電路電池模型，并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)該模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，同時(shí)介紹了估計(jì)鋰電池循環(huán)次數(shù)和健康狀態(tài)的方法。

將現(xiàn)有的鋰電池模型分為電化學(xué)模型、統(tǒng)計(jì)模型、解析模型和等效電路模型4類。對(duì)4類鋰電池模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析。當(dāng)選用等效電路模型對(duì)鋰電池進(jìn)行建模時(shí)，該模型可與其它模塊化組件共存以模擬更大的系統(tǒng)。為確定所建立等效電路模型中的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，并通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。詳細(xì)介紹了所需試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)使用陶氏柯卡姆生產(chǎn)的鋰離子聚合物電池，容量11Ah。試驗(yàn)裝置包括可編程直流電源致茂62050P、直流電子負(fù)荷器致茂63297、數(shù)據(jù)采集卡NI9206和NI9213以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件Labview。通過(guò)試驗(yàn)記錄鋰電池的電壓、電流和溫度等相關(guān)參數(shù)。利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了等效電路電池模型，利用Simulink軟件對(duì)所建立的電池模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，平均誤差為0.422%，最大誤差小于3%，兩者結(jié)果較為接近，說(shuō)明所建立的模型精度較高。介紹了估算循環(huán)次數(shù)的方法，并使用該循環(huán)次數(shù)對(duì)電池的健康狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。其中，基于鋰電池相對(duì)容量的變化曲線和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用拉格朗日方法建立一個(gè)表示電池循環(huán)次數(shù)與電池健康狀態(tài)的8階多項(xiàng)式。將該估計(jì)方法的模擬結(jié)果與真實(shí)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該估計(jì)方法的有效性。

Türev Sar?kurt et al. 2014 IEEE International Energy Conference, Cavtat May 13-16, 2014.

編譯：王祥