基于分数阶阻抗模型的锂电池荷电状态估计



基于分数阶阻抗模型的锂电池荷电状态估计

目前，对锂电池荷电状态的估计多是基于各种锂电池模型，分为等效电路模型和电化学模型两类。基于分数阶阻抗模型提出了一种估算电池荷电状态的新算法，并讨论了将其应用在汽车电池管理系统中的可能性。

介绍了锂电池的电化学阻抗谱和分数阶微积分方法。锂电池的电化学阻抗谱方法是将一系列不同频率振幅的正弦波信号施加在锂电池上以得到相应频域内的电信号反馈。分数阶微积分是研究任意实数阶微积分的应用数学，其建立的系统模型更加精确。介绍了锂电池单电极模型和双电极模型。建立模型时，假设电池正极对电池电压的影响最大，并忽略电解质对电池电压的影响。基于锂电池的双电极模型提出了锂电池分数阶阻抗模型。介绍了对锂电池荷电状态进行估计时存在的问题。荷电状态估计的目的是为电池可用电荷提供一个指令，给出进行荷电状态估计的初始条件和计算式。由于电池内部容量的损失以及传感器测量偏差，因此该估计方法不能产生准确的估计结果。介绍了初始化误差补偿和静态非线性曲线处理技术，以提高估计精度。由于锂电池在使用过程中会出现老化现象而引起相关参数发生变化，因此设计了两个状态观测器，对给出的荷电状态估计方法进行灵敏度分析。结果显示，所建立的模型对电流电压产生的微小扰动鲁棒性较强。

J. M. Francisco et al. 2014 International Conference on Fractional Differentiation and Its Applications, Catania June 23- 25, 2014.

编译：陈丁跃