鋰離子電池SOC估計和剩余壽命預(yù)測研究.pdf

1、鋰離子電池因其能量密度高，自放電率低等優(yōu)點，成為最廣泛使用的電池，成功應(yīng)用于電動汽車、電子產(chǎn)品、儲能裝置、航空航天、軍事通信等領(lǐng)域。伴隨著科技的進步，對于鋰離子電池的續(xù)航性、可靠性和使用壽命有了更高的要求，加之近年電池故障引起的安全事故頻發(fā)，對電池使用情況的實時監(jiān)測、對電池剩余電量和使用壽命的估計和預(yù)測變得愈加重要和必要。本文針對鋰離子電池管理系統(tǒng)中最重要的兩個問題：SOC估計和剩余壽命預(yù)測，在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上展開探索。
　　

2、首先對鋰離子電池的結(jié)構(gòu)、特性、退化機理和模型進行了分析，了解影響電池SOC和剩余壽命的各種因素。
　　本文采用力神18650磷酸鐵鋰電池和新威公司高精度電池檢測系統(tǒng) BTS研究電池在充放電過程中的SOC變化情況。充電過程采用恒流工況，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法方法估計SOC，不同的充電電流條件下記錄的SOC值、電壓值和電流值訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，另選一組實驗數(shù)據(jù)驗證該方法的可行性；放電過程采用BBSDT動態(tài)工況，利用PNGV等效電路模型描述電池特性，

3、通過在不同SOC值處進行11組HPPC實驗，辨識等效電路模型參數(shù)，建立狀態(tài)空間模型，基于EKF算法估算電池SOC。實驗證明，以上兩種SOC估計方法的誤差均在5%以內(nèi)，較傳統(tǒng)方法有很大優(yōu)勢。
　　根據(jù)鋰離子電池的老化機理可知，電池容量的衰減可以表征電池的老化程度，通常，電池容量的失效閾值為額定容量的70%-80%。本文提出粒子濾波結(jié)合電池容量經(jīng)驗退化模型預(yù)測電池剩余壽命，并利用NASA PCoE研究中心的電池容量退化數(shù)據(jù)驗證方法的可