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磷酸鐵鋰電池SOC現(xiàn)有估算方法存在的缺陷

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:3618次  |  2019年03月18日  

能源問(wèn)題使得建立清潔可再生的新能源體系成為人類社會(huì)發(fā)展的必然選擇。中國(guó)是汽車消費(fèi)和生產(chǎn)大國(guó),正面臨著節(jié)能減排的重大挑戰(zhàn)¨。動(dòng)力電池是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵,而磷酸鐵鋰(LiFe-PO)電池因其壽命長(zhǎng)、安全性能好、成本低、無(wú)記憶性等特點(diǎn)成為電動(dòng)汽車的理想動(dòng)力源。

在電動(dòng)汽車的發(fā)展過(guò)程中,動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(state-of-charge,SOC)是電池的一個(gè)重要參數(shù),用來(lái)表示電池的剩余電量,是對(duì)動(dòng)力電池的使用進(jìn)行必要管理和控制的主要依據(jù)。同時(shí)SOC預(yù)測(cè)也是動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的主要功能之一,根據(jù)SOC來(lái)估計(jì)續(xù)駛里程,在電池充放電時(shí)依靠SOC做出相應(yīng)的控制,防止動(dòng)力電池因過(guò)充放電造成其本身?yè)p害甚至危險(xiǎn)的發(fā)生。因此,如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)SOC成為電動(dòng)汽車發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

SOC估算方法

由于電池的SOC與很多因素相關(guān)(如溫度、極化效應(yīng)、電池壽命等),而且具有很強(qiáng)的非線性,若要提高SOC估算的精度,需要在測(cè)量方法、電池模型和估算算法等方面進(jìn)行深入研究。國(guó)內(nèi)外普遍采用的方法有:放電試驗(yàn)法、安時(shí)法、開路電壓法、內(nèi)阻法、卡爾曼濾波法、線性模型法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。

SOC現(xiàn)有估算方法存在的缺陷

目前SOC估算有多種方法,但各種估算方法都存在某個(gè)方面的缺陷。

1)放電試驗(yàn)法要求電池處于恒流放電狀態(tài),而且需要花費(fèi)大量測(cè)量時(shí)間;

2)安時(shí)法易受到電流測(cè)量精度的影響,在高溫或電流波動(dòng)劇烈情況下精度很差;

3)開路電壓法進(jìn)行電池SOC估計(jì)時(shí),電池必須靜置較長(zhǎng)時(shí)間以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),而且只適用于電池電流非劇烈變化狀態(tài)下的SOC估計(jì),不能滿足在線檢測(cè)的要求;

4)內(nèi)阻法需要精確測(cè)量電池的內(nèi)阻,一般電池內(nèi)阻在毫歐級(jí),對(duì)測(cè)量?jī)x器的要求非常高,難以在實(shí)際中加以應(yīng)用;

5)卡爾曼濾波法是目前采用較多的一種估算方法,它對(duì)電池模型依賴性較強(qiáng),要獲得準(zhǔn)確的SOC,需要建立較為準(zhǔn)確的電池模型,而電池模型的準(zhǔn)確程度和復(fù)雜度是成正比的;

6)線性模型大致分為等效電路模型和簡(jiǎn)化電化學(xué)模型。等效電路模型多采用較簡(jiǎn)單的Thevein模型,而如果采用更為復(fù)雜的電路模型,模型參數(shù)的辨識(shí)和狀態(tài)方程的建立都將是很大的挑戰(zhàn)。由于模型的簡(jiǎn)化,并不能充分反映電池的內(nèi)部規(guī)律,會(huì)造成較大的估計(jì)誤差。

目前重慶郵電大學(xué)提出了新的解決辦法:針對(duì)動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(stateofcharge,SOC)的精確預(yù)測(cè)問(wèn)題,他們提出了一種基于遺傳算法的徑向基函數(shù)(geneticalgorithm—radialbasisfunction,GA—RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磷酸鐵鋰電池SOC預(yù)測(cè)方法,它克服了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)選擇的隨機(jī)性,具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),證明了該方法比傳統(tǒng)的徑向基函數(shù)(radialbasisfunction,RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確,運(yùn)行更穩(wěn)定,滿足電池管理系統(tǒng)對(duì)磷酸鐵鋰(LiFePO)動(dòng)力電池SOC預(yù)測(cè)的精度和實(shí)際使用的要求。

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