電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)健康狀態(tài)的評(píng)估方法

電池成本在電動(dòng)汽車成本上占據(jù)很大比例，而電池成本是推廣電動(dòng)汽車的一個(gè)主要障礙。電池在使用過程中，由于其不可逆化學(xué)反應(yīng)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(duì)電池健康狀態(tài)進(jìn)行精確的評(píng)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(duì)電池健康狀態(tài)的評(píng)估多是基于對(duì)電池單體健康狀態(tài)的評(píng)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(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行健康狀態(tài)評(píng)估的方法，并通過電池加速老化試驗(yàn)對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

對(duì)電池單體健康狀態(tài)的評(píng)估基于電池充放電過程中電能的存儲(chǔ)和消耗，這種方法被稱為庫倫計(jì)數(shù)，該方法會(huì)累積測量誤差，并在測量過程中不斷進(jìn)行校準(zhǔn)。本文所提出的評(píng)估方法同樣也利用庫侖計(jì)數(shù)對(duì)電池系統(tǒng)中隨機(jī)抽取的電池單體進(jìn)行了狀態(tài)評(píng)估。在對(duì)測量誤差進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，利用了電池單體的等效電路及粒子群優(yōu)化算法。每個(gè)電池單元包含2個(gè)繼電器，并通過微控制器進(jìn)行控制。對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，選擇電池并進(jìn)行加速老化試驗(yàn)。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(gè)電池系統(tǒng)。每個(gè)電池系統(tǒng)串聯(lián)4組電池組，每組電池組并聯(lián)8個(gè)電池單體，共32個(gè)電池單體。加速老化試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，且不對(duì)溫度進(jìn)行專門的控制，即試驗(yàn)溫度隨日溫變化而變化。使電池系統(tǒng)不斷進(jìn)行充放電循環(huán)，記錄整個(gè)老化試驗(yàn)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(píng)估方法，對(duì)電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。隨機(jī)從電池系統(tǒng)中分離出電池單體進(jìn)行健康狀態(tài)評(píng)估。結(jié)果顯示：所提出方法可對(duì)電池系統(tǒng)健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，且隨機(jī)選擇的電池單體數(shù)量越多，對(duì)電池系統(tǒng)健康狀態(tài)評(píng)估的精度越高。權(quán)衡計(jì)算時(shí)間和精度之間的關(guān)系，隨機(jī)選擇的電池單體的數(shù)量占總電池單體數(shù)量的14%時(shí)最優(yōu)。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2016年第5期

作者：Celil Ozkurt

編譯：張振偉