鋰動(dòng)力電池健康度評(píng)價(jià)與估算方法的研究.pdf

1、鋰動(dòng)力電池能量高、污染低、安全性高，目前已成為新能源汽車的主要?jiǎng)恿碓粗弧?dòng)力電池的健康度(State of health，SOH)是目前電動(dòng)車動(dòng)力電池系統(tǒng)中最重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。電池的SOH與電壓、電流、內(nèi)阻、溫度等其他電氣參數(shù)有別，無法通過設(shè)備或儀器采用直接測量法獲得，但這些電氣參數(shù)隨著電池的SOH的變化而變化。因此，準(zhǔn)確的鋰電池健康度狀態(tài)在線估算問題也成為了電動(dòng)車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文針對(duì)鋰電池健康度估算研究、擴(kuò)展

2、卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter，EKF)算法研究、雙卡爾曼濾波(Dual Extended Kalman Filter，D-EKF)在線估算策略及聯(lián)合卡爾曼濾波(Federated Extended Kalman Filter，F(xiàn)-EKF)綜合評(píng)價(jià)等問題提進(jìn)行深入研究，具體如下:
　　在基于自放電電阻的電池等效電路模型研究基礎(chǔ)上，通過電池循環(huán)壽命測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到電池健康度受到內(nèi)阻、容量、自放電電阻和荷電

3、狀態(tài)(State of Charge，SOC)等參數(shù)影響的結(jié)果。結(jié)合電池狀態(tài)參數(shù)的特點(diǎn)，以電池戴維南等效電路模型為原型，構(gòu)建帶有電池自放電因子的等效電路改進(jìn)模型。通過對(duì)模型的系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)，得到電池參數(shù)中荷電狀態(tài)初始值選取的不同會(huì)帶來模型參數(shù)差異的結(jié)論。
　　在結(jié)合改進(jìn)的戴維南等效電路模型的基礎(chǔ)上，采用安時(shí)積分法建立鋰電池SOC的狀態(tài)方程和輸出方程，采用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行觀測，實(shí)現(xiàn)在線觀測鋰電池荷電狀態(tài)的目標(biāo)。

4、系統(tǒng)仿真觀測結(jié)果表明，擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的鋰電池荷電狀態(tài)在線估算具有較好的精度。
　　在擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的鋰電池荷電狀態(tài)在線估算研究的基礎(chǔ)上，展開電池容量健康度、內(nèi)阻健康度和自放電健康度估算研究。根據(jù)電池內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)的多樣性和復(fù)雜性，進(jìn)行針對(duì)內(nèi)阻、容量和自放電特性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于EKF算法的電池SOH在線估算方法具有較好精度，可以基本滿足電動(dòng)公交車實(shí)際使用工況的需要。
　　針對(duì)電池SOH在線估算時(shí)電池模型的初

5、始參數(shù)無法事先確定導(dǎo)致誤差增大的問題，引入D-EKF算法，通過建立兩個(gè)獨(dú)立的擴(kuò)展卡爾曼濾波器，分別估算電池系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)，并相互更新狀態(tài)和參數(shù)。實(shí)際路況試驗(yàn)和數(shù)據(jù)仿真結(jié)果驗(yàn)證D-EKF算法的有效性和精度。
　　針對(duì)電池健康度標(biāo)準(zhǔn)和描述不完善的問題，從電池的實(shí)際應(yīng)用和測量學(xué)角度，提出“電池廣義健康度(Generalized State Of Health，SOHG)”概念，用來評(píng)價(jià)電池的性能參數(shù)。建立帶有信息分配因子的電池廣義健康度

6、函數(shù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)歐姆內(nèi)阻健康度、自放電健康度和容量健康度的局部濾波器，并對(duì)信息分配因子對(duì)主濾波器及子濾波器的分配影響進(jìn)行研究，并給出一種自適應(yīng)式概率分配因子的最優(yōu)分配算法。
　　針對(duì)單體電池組成動(dòng)力電池模塊后壽命下降的問題，通過基于失效模式及效應(yīng)分析法（Failure Mode Effect Analysis，F(xiàn)MEA）對(duì)鋰電池進(jìn)行故障診斷和失效分析，提出一種聚類分析法的電池分選辦法，得到與電池成組壽命相關(guān)的主要因素和電性能參數(shù)，提