电动汽车电池系统健康状态的评估方法

电动汽车电池系统健康状态的评估方法

电池成本在电动汽车成本上占据很大比例，而电池成本是推广电动汽车的一个主要障碍。电池在使用过程中，由于其不可逆化学反应形成的钝化膜以及其内部活性材料的溶解而使得其出现老化，即电池容量降低。若能对电池健康状态进行精确的评估，便可以避免电池被过早地处理，从而减少汽车的使用成本和意外故障发生。目前，对电池健康状态的评估多是基于对电池单体健康状态的评估，而在汽车上使用的电池则为电池单体构成的电池系统。因此，本文提出一种对电池系统进行健康状态评估的方法，并通过电池加速老化试验对该方法进行了验证。

对电池单体健康状态的评估基于电池充放电过程中电能的存储和消耗，这种方法被称为库伦计数，该方法会累积测量误差，并在测量过程中不断进行校准。本文所提出的评估方法同样也利用库仑计数对电池系统中随机抽取的电池单体进行了状态评估。在对测量误差进行校准时，利用了电池单体的等效电路及粒子群优化算法。每个电池单元包含2个继电器，并通过微控制器进行控制。对该方法进行验证时，选择电池并进行加速老化试验。文中分别选择38120磷酸铁锂电池和14505磷酸铁锂电池构成2个电池系统。每个电池系统串联4组电池组，每组电池组并联8个电池单体，共32个电池单体。加速老化试验在室温下进行，且不对温度进行专门的控制，即试验温度随日温变化而变化。使电池系统不断进行充放电循环，记录整个老化试验过程中电池系统的容量等数据。利用所得数据结合给出的健康状态评估方法，对电池系统的健康状态进行评估。随机从电池系统中分离出电池单体进行健康状态评估。结果显示：所提出方法可对电池系统健康状态进行评估，且随机选择的电池单体数量越多，对电池系统健康状态评估的精度越高。权衡计算时间和精度之间的关系，随机选择的电池单体的数量占总电池单体数量的14%时最优。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2016年第5期

作者：Celil Ozkurt

编译：张振伟