【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 極上會(huì)發(fā)生副反應(yīng)消耗正極的活性物質(zhì)，從而使電池的容量下降。如果正極物質(zhì)從電極上溶解，到達(dá)負(fù)極后就會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，引起自放電。自放電速率可以用單位時(shí)間內(nèi)容量降低的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。為了計(jì)算電池的自放電，一般為電池管理系統(tǒng)配置一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，系統(tǒng)記錄下電池組上次掉電時(shí)和本次上電時(shí)的系統(tǒng)時(shí)間，得到電池組的靜置時(shí)間，然后根據(jù)事先通過(guò)離線實(shí)驗(yàn)測(cè)得的自放電率來(lái)計(jì)算靜置時(shí)電池組的自放電，完成自放電補(bǔ)償。 溫度因素由于電池中電極材料的活性和電解液的電遷移率等都與溫度有密切關(guān)系，所以環(huán)境溫度對(duì)電池性能的影響非常關(guān)鍵。其影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：對(duì)電池容量的影響，對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)的影響以及對(duì)電池自放電率的影響。一般來(lái)說(shuō)，電池的中高溫放電容量明顯比低溫時(shí)放電容量大，這是因?yàn)楦邷赜欣陔姌O材料中離子的擴(kuò)散，提高了材料的動(dòng)力學(xué)性能，同時(shí)電解液中電解質(zhì)的電導(dǎo)率也隨著溫度的升高而增加，使得遷移內(nèi)阻減小。但是如果溫度過(guò)高，電解液會(huì)發(fā)生副反應(yīng)而產(chǎn)生大量的氣體，使電極材料變質(zhì)，從而加速電池的老化，使電池的容量迅速衰減。對(duì)于鉛酸蓄電池，可以根據(jù)如下經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)針對(duì)溫度對(duì)電池容量的影響進(jìn)行補(bǔ)償： （31）式中：溫度為T(mén)℃時(shí)的容量； 溫度為30℃時(shí)的容量； 溫度系數(shù)，～；該式是把30℃時(shí)的容量作為標(biāo)準(zhǔn)容量，得出在溫度T時(shí)的電池容量。當(dāng)然也可以選擇其他溫度（如25℃）下的容量作為標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于鋰離子電池，工程中一般采用溫度系數(shù)的方法來(lái)對(duì)容量進(jìn)行修正。假定在理想狀態(tài)下，用電流積分法（安時(shí)法）計(jì)算電量的公式如下： （32）式中：t時(shí)刻的電池電量； t時(shí)刻的電池電量，這里假設(shè)t0時(shí)刻的電量為滿電量；若考慮溫度對(duì)容量的影響，在溫度T時(shí)電池的初始容量變?yōu)椋側(cè)萘孔優(yōu)?是與溫度有關(guān)的溫度系數(shù)，是標(biāo)準(zhǔn)溫度下的總?cè)萘浚?。得到下式? （33）考慮到t的荷電狀態(tài),則有： （34）式中：?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)的方法得到在不同溫度下的，建立表格，計(jì)算時(shí)通過(guò)查表和線性插值的方法進(jìn)行計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的補(bǔ)償。電池的電動(dòng)勢(shì)也受到溫度的影響。在不同溫度下，同一個(gè)電池在相同SOC的情況下電動(dòng)勢(shì)是不同的。以SONY公司的US18650鋰離子電池為例，以23℃為標(biāo)準(zhǔn)的溫度條件，不同溫度下電池電動(dòng)勢(shì)的相對(duì)變化量ΔE(T)如圖31所示：圖31 與電池溫度關(guān)系曲線可以看出，對(duì)于鋰離子電池，溫度越高，電池的電動(dòng)勢(shì)越高。在工程實(shí)際中，可以將電池在不同的溫度下靜置，獲得不同溫度下的ΔE (T)，建立數(shù)據(jù)表格，通過(guò)查表和線性插值的方法來(lái)使用。另外，溫度對(duì)電池的自放電率也有很大的影響。化學(xué)電源在存儲(chǔ)過(guò)程中容量會(huì)下降，這主要就是由兩個(gè)電極的自放電引起的。引起電池自放電的原因是多方面的，如電極的腐蝕，活性物質(zhì)的溶解等。溫度越高，電池的容量保持能力就越低，自放電率越大。 放電倍率因素電池在不同放電倍率（即放電電流）下放電時(shí)，放出的電量是不一樣的。也就是說(shuō)，在初始條件相同的情況下，用不同電流放電至截止電壓，電池所能放出的電量是不同的。一般來(lái)說(shuō)，電流越大，能放出的電量越少。早在1898年，Peukert就總結(jié)出了放電容量和放電電流關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于蓄電池在變電流工作時(shí)的容量修正。Peukert經(jīng)驗(yàn)公式如下： （35）式中：I放電電流，A； t放電時(shí)間，h； n與電池類(lèi)型有關(guān)的常數(shù)； K與活性物質(zhì)有關(guān)的常數(shù)；將Peukert方程兩邊都乘以，方程變?yōu)榱?，方程左邊是放電電流與時(shí)間乘積，在恒流放電的情況下實(shí)際上就是電池的放電容量Q，所以方程又可以寫(xiě)成： （36）由該方程可以看出，電池的放電容量Q是放電電流和常數(shù)n，K的常數(shù)。為了確定常數(shù)n，K的值，需要用兩種放電率，進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)，記錄兩種放電電流的放電時(shí)間和，于是根據(jù)式（36）得到如下兩式：, （37）分別取對(duì)數(shù)得到：, （38）聯(lián)立兩式求解可得到n的值： （39）將n帶入Peukert方程即可得到K的值。確定n和K的值以后就可以根據(jù)方程求出在不同放電電流下的放電容量，實(shí)現(xiàn)不同放電倍率下的容量補(bǔ)償。假設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)放電電流，放出的電量為標(biāo)準(zhǔn)容量；以電流放出的電量為。則由式（39）得到：, （310）兩式相除得： （311）令，則有：將上式帶入理想狀態(tài)下的容量公式（36）得到： （312）方程兩邊除以電流下的總?cè)萘靠傻茫? （313）式中。根據(jù)n和K的值確定不同電流下的，建立表格，通過(guò)查表和插值的方法來(lái)對(duì)放電倍率進(jìn)行修正，可以避免在工程實(shí)際中進(jìn)行繁瑣的數(shù)學(xué)運(yùn)算，同時(shí)又滿足精度的要求。結(jié)合式（37）和（39），可以得到同時(shí)對(duì)溫度和放電倍率補(bǔ)償?shù)腟OC計(jì)算公式： （314） 電池壽命因素蓄電池經(jīng)歷一次充放電稱(chēng)為一個(gè)充放電周期，在一定的放電制度下，電池容量降至某一規(guī)定值之前，電池所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)，稱(chēng)為二次電池的循環(huán)壽命。當(dāng)電池的放電容量衰減到初始容量的70%左右時(shí)（不同電池有不同的規(guī)定），電池的循環(huán)次數(shù)就是電池的循環(huán)壽命。鋰離子電池的循環(huán)壽命一般在500～1000次。影響電池壽命的主要因素有：在充放電過(guò)程中電極活性物質(zhì)表面積減少，極化增大；電極活性物質(zhì)脫落，腐蝕或晶型改變導(dǎo)致活性降低；電池內(nèi)部短路；隔膜損壞等。如果不考慮電池老化因素，隨著電池組容量的下降，SOC計(jì)算會(huì)變得越來(lái)越不準(zhǔn)確。隨著電池循環(huán)次數(shù)的增加，會(huì)出現(xiàn)充放電容量下降和電池內(nèi)阻增加的現(xiàn)象，它們的變化趨勢(shì)與電池的健康狀態(tài)（State of Health,SOH）有相對(duì)穩(wěn)定的函數(shù)關(guān)系，因此可以根據(jù)電池的容量和內(nèi)阻來(lái)確定電池的SOH。由于電池內(nèi)阻的在線測(cè)量是很困難的，所以常常采用離線的方法得到電池容量與SOH的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表格，汽車(chē)運(yùn)行中對(duì)充放電循環(huán)次數(shù)累積計(jì)數(shù)，然后根據(jù)表格來(lái)對(duì)總?cè)萘窟M(jìn)行修正?？紤]容量的修正系數(shù)，得到如下同時(shí)考慮溫度、放電倍率和SOH補(bǔ)償?shù)腟OC計(jì)算公式： （315）4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱(chēng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，Neural Network）[13][14]是模擬人腦思維方式的數(shù)學(xué)模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)代生物學(xué)研究人腦組織成果的基礎(chǔ)上提出的，用了模擬人類(lèi)大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和行為，它從微觀結(jié)構(gòu)和功能上對(duì)人腦進(jìn)行抽象和簡(jiǎn)化，是模擬人類(lèi)智能的一條重要途徑，反映了人腦功能的若干基本特征。4．1 生物神經(jīng)元細(xì)胞神經(jīng)系統(tǒng)的基本構(gòu)造單元是神經(jīng)細(xì)胞，也稱(chēng)神經(jīng)元，它是基本的信息處理單元。它和人體中其他細(xì)胞的區(qū)別在于具有產(chǎn)生、處理和傳遞信號(hào)的功能。生物神經(jīng)元主要有由細(xì)胞體、樹(shù)突、軸突和突觸組成。其中樹(shù)突是由細(xì)胞體向外伸出，有不規(guī)則的表面和許多較短的分支的部分，其作用是收集由其他神經(jīng)細(xì)胞傳來(lái)的信息。我們可以把樹(shù)突理解為信號(hào)的輸入端，用來(lái)接收神經(jīng)沖動(dòng)。軸突是由細(xì)胞向外伸出的最長(zhǎng)的分支，其功能是傳出信息，其端部的許多神經(jīng)末梢為信號(hào)的輸出端子。神經(jīng)元之間樹(shù)突和軸突相互連接的接觸點(diǎn)稱(chēng)為突觸，其是調(diào)節(jié)神經(jīng)元之間相互作用的基本單元，每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞所產(chǎn)生和傳遞的基本信息是興奮或抑制在兩個(gè)神經(jīng)細(xì)胞之間由突觸傳遞，同時(shí)它還可以加強(qiáng)興奮或抑制的作用，但兩者不能同時(shí)發(fā)生。突觸對(duì)神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞具有延時(shí)和不應(yīng)性，在相鄰的二次沖動(dòng)之間需要一個(gè)時(shí)間間隔。簡(jiǎn)單神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖41所示，其中（1）為細(xì)胞體(Soma)（2）為樹(shù)突(Dendrite)（3）為軸突(Axon)（4）為突觸(Synapse)。圖41 生物神經(jīng)元模型4．2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的種類(lèi)相當(dāng)豐富，已有近40余種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的連接方式，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大體上可分為三大類(lèi):前饋網(wǎng)、反饋網(wǎng)絡(luò)和自組織網(wǎng)絡(luò)。 前向網(wǎng)絡(luò)