新能源汽車電池soh-計算方案(編輯修改稿)
2024-09-01 07:57 本頁面
【文章內容簡介】 是不同 SOH下電池的充電電壓曲線。 分別是循環(huán) 55,105, 206, 305, 405次時的充電電壓曲線 電壓曲線擬合法估算動力電池的 SOH 圖中橫坐標代表的是充電時的時間，縱坐標代表的是電池兩端的電壓。由圖可知，隨著電池容量的衰減，電池充電電壓曲線會發(fā)生變化，但總體的變化趨勢不變。對于電池的放電電壓曲線，也是這種情況，如圖所示。 分別是循環(huán) 55, 105, 206, 305, 40次時的放電電壓曲線 電壓曲線擬合法估算動力電池的 SOH 因此可知，不論是電池的充電電壓曲線，還是放電電壓曲線，都可以用來估算電池的 SOH，但考慮到電動汽車在運行過程中工況比較復雜，放電電流、溫度等其工作情況較為復雜，而電池充電時其工作工況較為穩(wěn)定，因此選用電池的充 電 電壓曲線來估算電池的 SOH。 ? 循環(huán)特性分析 從整個循環(huán)過程來看，需要注意兩點，第一點就是電池循環(huán)充放電次數(shù)與電池 SOH之間的關系，如 下 圖所示。 電壓曲線擬合法估算動力電池的 SOH 電池 SOH與循環(huán)次數(shù)之間的關系 電壓曲線擬合法估算動力電池的 SOH 由圖中可以看出，電池循環(huán)前期，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，電池的 SOH緩慢下降，當循環(huán)試驗進入到后期，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，電池的 SOH會有較大程度的下降，其中，前面波動較大是由于新電池剛開始充電時性能不穩(wěn)定造成的。后期會根據(jù)這一規(guī)律，用電池的 SOH來預測電池的剩余循環(huán)次數(shù)。 第二點就是在電池在充電時，先恒流充電后恒壓充電，由實驗結果可知，不論電池的 SOH為多少，其恒壓充電所沖入的容量幾乎不變，如圖所示。 恒壓充電容量與循環(huán)次數(shù)的關系 電壓曲線擬合法估算動力電池的 SOH 曲線前面波動較大，同樣是由新電池的不穩(wěn)定造成的，當曲線穩(wěn)定后，恒流充電的容量會在 1012Ah的范圍內波動，近似認為電池恒流充電所沖入的容量是不隨 SOH的變化而變化的，是恒定不變的。因為恒壓充電時，電池電壓是保持不變的，因此用電壓曲線擬合法估算 SOH時，恒流充電的這一段要等效轉化為橫流充電，在后期轉化時就要用到這一現(xiàn)象。 ? 電壓曲線擬合法估算 SOH的算法 首先，將電池充電電壓曲線歸一化，并將不同 SOH的歸一化后的充電電壓曲線放入同一坐標軸，然后選取居中的一條曲線作為基準曲線，并用 BP神經(jīng)網(wǎng)絡來擬合這條曲線，最后根據(jù)這條基準曲線來估算電池的 SOH。 電壓曲線擬合法估算動力電池的 SOH ? 電池充電電壓曲線的歸一化 實際上，通過觀察電池充電時的電壓隨時間變化的曲線，我們可以知道電池的充電電壓曲線的形狀是非常相似的，因此我們可以采用尺度變換的方法，將電 池的充電電壓曲線歸一化，如右圖所示， 第 105次循環(huán)歸一化后的電池充電電壓曲線 電壓曲線擬合法估算動力電池的 SOH 歸一化的過程就是，記電池開始充電的電壓 Ve的時刻為 Te，記電池充電時的截止電壓 VP的時刻為 TP，記電池充電結束時的電壓 Vt的時刻為 Tt，其中VP與 Vt相等。記恒壓充電所沖入的容量為 Ce，選 Ve為電壓軸的起點， VP為電壓軸的終點，用 VPVe將電壓軸歸一化。將恒壓充電的容量等效轉化為恒流充電的時間 Tw,，如式 (3. 2)所示，用 TP一 Te + Tw,將時間軸歸一化，歸一化過程如式 (), ()所示。 電壓曲線擬合法估算動力電池的 SOH 將充電電壓曲線歸一化后，充電時間與充電電壓都從 0開始，充電電壓到1結束，充電時間由于恒壓段充電的原因到不了 1。經(jīng)過這樣的處理，電池充電過程的開始與結束這兩端都被約束起來了。 電池在不同情況下的充電電壓曲線在經(jīng)過歸一化處理后，表現(xiàn)出了較好的一致性，并且對環(huán)境溫度、充電倍率在小范圍內的變化不太敏感。因此通過對電壓曲線的歸一化就能夠得到電池的實際充電電壓曲線，從而較為準確的估算電池的 SOH。 電壓曲線擬合法估算動力電池的 SOH 采用比較歸一化后曲線所包圍面積的方法，評估不同循環(huán)次數(shù)下 (不同SOH)下的充電電壓曲線歸一化后的一致性程度。由于循環(huán)試驗所采集的電池充電數(shù)據(jù)是分散的，不是連續(xù)的，因此在計算曲線所包圍的面積時，可以用線性插值的方法，這種方法即方便又較為準確。因此計算面積公式如下所示 : ? 基準充電電壓曲線的選取 根據(jù)上面的公式，就可以計算出不同 SOH時，電池充電電壓曲線歸一化之后所包圍的面積，然后就可以選取面積居中的曲線作為基準曲線。此外，也可以用面積的方法來評價歸一化曲線一致性的好壞。
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