动力电池SOH估计VIP专享VIP免费

动力电池SOH估计动力电池的存储能力与快速充放电能力均会随着老化而不断下降，而SOH正是用于评价动力电池老化程度的量化指标。动力电池SOC的准确估计依赖于精确的SOH值，预知SOH开展的SOC估计不具有实用性，仅能为SOC估计方法提供初步借鉴。4・2・1动力电池SOH方法分类动力电池的SOH与动力电池的老化过程密切相关，而老化最直观的表现为动力电池可释放能量降低和功率等级下降，内部反映为动力电池容量衰减和内阻增加，因此，常将动力电池容量和内阻作为SOH的评价指标。一般来说，新动力电池的SOH被设定为100%，对于以动力电池容量需求为主的纯电动汽车而言，可认为动力电池容量达到初始容量的80%时动力电池不能满足正常需求;而对于以动力电池功率需求为主的混合动力汽车而言，则常采用2倍的初始内阻值作为动力电池终止使用条件。SOH估计方法可分为两大类，即实验分析法与基于模型的方法，如图4-13所示。前者指通过对采集到的动力电池电流、电压、温度等实验数据进行分析，相对直接地获取某些能反映动力电池衰退的特征参数，从而实现动力电池SOH的标定，根据所选动力电池参数的不同，它又可分为直接测量法与间接分析法；而后者则需采用动力电池模型对所选动力电池参数进行估计，以实现动力电池SOH的标定，根据所选估计算法的不同，它又可分为自适应状态估计算法与基于数据驱动的方法。图4-13SOH估计方法分类1•直接测量法直接测量法指通过直接测量动力电池某些特征参数，并以此来评价动力电池SOH,主要包括容量/能量测量法、欧姆内阻测量法、阻抗测量法以及循环周期计数法。(1)容量/能量测量法指通过动力电池容量或能量的准确、直接测量，来确定动力电池SOH。显然，容量和能量的准确测量至少需要两个前提条件：①保证充放电过程的完整性。②保证采集精度足够高，这就意味着此方法只能在实验室或其他相对稳定的条件下使用。对于实车环境而言，则往往需要用到容量在线辨识的方法。(2)欧姆内阻测量法指通过实时测量动力电池欧姆内阻来评价动力电池SOH，计算方法如式(4-34)所示，即动力电池电压变化量与电流变化量之比。相对动力电池容量而言，欧姆内阻更容易测量，在实车过程中突然制动或者加速均会引起较大的动力电池电流与电压的变化。但是，除了动力电池SOH与温度的影响外，欧姆内阻也会随着SOC的变化而变化，且它受电流、电压采样间隔的影响较为显著，即采样间隔越小，越接近于欧姆内阻真实值。同时，在计算欧姆内阻时，应限定厶iL的最小绝对值，否则会导致结果的剧烈波动。式中,AUt为动力电池脉冲电压；叫为动力电池脉冲电流。(3)阻抗测量法则需要借助电化学工作站或其他相似功能的交流电激励设备来测量动力电池臼S。图2-32给出了不同老化状态下的动力电池EIS，可以发现动力电池EIS与动力电池老化状态之间存在着明显的关系。而且在不同频率的激励下，动力电池的反馈也有所不同。对于高频阶段，动力电池布线与多孔结构的诱导效应占主导地位，即阻抗更多表现为欧姆特性；而在低频阶段，电容效应则会变得更为显著。因此，在获取动力电池EIS后，即可通过对动力电池EIS中某些特征参数的提取来标定动力电池SOH。2•间接分析法间接分析法是一种典型的多步推导方法，它不会直接计算出动力电池容量或内阻值，而是通过设计或测量某些能反映动力电池容量或内阻衰退的过程参数，来标定动力电池SOH。通常将这些过程参数称为健康因子，主要包括SEI膜阻抗、动力电池容量-OCV-SOC响应面、电压响应轨迹或恒压阶段充电时间、增容(IncrementalCapacity,IC)曲线或差分电压(differentialVoltage,DV)曲线、超声波响应特征等。当然，也可以选取两个及两个以上的健康因子共同评价动力电池SOH。①动力电池端电压响应直接反映了动力电池内部反应特性，因而可基于控制变量法,分析特定SOC、温度以及电流输入下的电压响应轨迹，从而完成SOH的标定。这一方法即为电压响应轨迹法。同时考虑到动力电池放电工况较为复杂、多变，因而这一方法常用相对稳定的充电过程作为分析对象。目前最为常见的充电方法为恒流恒压充电如图2-11所示。它分为两个阶段，即先采用恒定电流充电至上截止电压(CC阶段)，然后采用恒压充电的方...