車載鋰離子電池的熱故障診斷

車載鋰離子電池的熱故障診斷

汽車中使用的鋰離子電池系統應該是安全、可靠和持久的能量存儲系統。與電池系統的表面溫度相比，電池的內部溫度更高,這會對電池的性能影響很大，嚴重的會產生內部熱故障。因此，需要這會對鋰離子電池的內部溫度進行估計，并對其進行故障診斷以避免電池過熱導致系統故障。一般利用傳感器和建立電池的單態熱模型對鋰離子電池進行故障診斷,而本研究建立了鋰離子電池的等效模型（即中心為熱源的放射性模型,包括中心溫度和表面溫度），設計一種基于熱動態模型的Luenberger觀測器來觀測電池等效模型熱動力參數的變化（包括開環電壓和內部電阻），以檢測和隔離鋰離子電池的不同內部熱故障（熱失控、對流冷卻電阻故障和內部熱電阻故障），并估計故障對電池系統的影響。介紹了鋰離子電池的生熱機理，分析了在不同行駛條件下鋰離子電池以不同倍率充放電時的溫度場，以及鋰離子電池的熱特性。利用Luenberger觀測器生成兩個初級殘余信號，用于檢測和隔離不同的熱故障。基于誤差動力學設計兩個檢測濾波器,首先將Luenberger觀測器產生的一次殘差饋送到所設計的兩個濾波器中產生二次殘差,以估計故障對系統的影響；然后對所設計的基于熱動態模型的Luenberger觀測器獲得的結果與仿真結果進行比較分析。結果表明,所設計的觀測器能夠精確診斷鋰離子電池的故障，并能估計不同熱故障對電池系統的影響。未來還需要將該觀測器應用到實車模型中進行試驗做并做進一步完善。

刊名：IFAC（英）

刊期：2016年第5期

作者：Satadru Dey et al

編譯：朱會