電動汽車電池系統健康狀態的評估方法

電動汽車電池系統健康狀態的評估方法

電池成本在電動汽車成本上占據很大比例，而電池成本是推廣電動汽車的一個主要障礙。電池在使用過程中，由于其不可逆化學反應形成的鈍化膜以及其內部活性材料的溶解而使得其出現老化，即電池容量降低。若能對電池健康狀態進行精確的評估，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生。目前，對電池健康狀態的評估多是基于對電池單體健康狀態的評估，而在汽車上使用的電池則為電池單體構成的電池系統。因此，本文提出一種對電池系統進行健康狀態評估的方法，并通過電池加速老化試驗對該方法進行了驗證。

對電池單體健康狀態的評估基于電池充放電過程中電能的存儲和消耗，這種方法被稱為庫倫計數，該方法會累積測量誤差，并在測量過程中不斷進行校準。本文所提出的評估方法同樣也利用庫侖計數對電池系統中隨機抽取的電池單體進行了狀態評估。在對測量誤差進行校準時，利用了電池單體的等效電路及粒子群優化算法。每個電池單元包含2個繼電器，并通過微控制器進行控制。對該方法進行驗證時，選擇電池并進行加速老化試驗。文中分別選擇38120磷酸鐵鋰電池和14505磷酸鐵鋰電池構成2個電池系統。每個電池系統串聯4組電池組，每組電池組并聯8個電池單體，共32個電池單體。加速老化試驗在室溫下進行，且不對溫度進行專門的控制，即試驗溫度隨日溫變化而變化。使電池系統不斷進行充放電循環，記錄整個老化試驗過程中電池系統的容量等數據。利用所得數據結合給出的健康狀態評估方法，對電池系統的健康狀態進行評估。隨機從電池系統中分離出電池單體進行健康狀態評估。結果顯示：所提出方法可對電池系統健康狀態進行評估，且隨機選擇的電池單體數量越多，對電池系統健康狀態評估的精度越高。權衡計算時間和精度之間的關系，隨機選擇的電池單體的數量占總電池單體數量的14%時最優。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2016年第5期

作者：Celil Ozkurt

編譯：張振偉