插電式混合動力汽車電池管理系統(tǒng)的電池模型及其參數估計

研究了電化學電池模型，該模型參數能很好地反映電池相關物理量，而且可以更好地捕捉外加電流條件下電池的長期和短時變化的行為。基于多孔電極濃溶液理論，該模型描述了鋰離子電池（LIB）液體濃度、固體和液相的空間分布以及時間演變。在模型的許多參數中，有關電池退化的關鍵參數由參數估計器確定。參數估計基于協(xié)方差矩陣自適應進化策略（CMA-ES）算法，建立在進化策略的基礎上。不同于傳統(tǒng)基于梯度的優(yōu)化算法，CMA-ES算法可以無需變換，直接進行稀疏雅可比矩陣運算。

隨著電池模型的發(fā)展，設計參數估計均使用離線及在線驗證技術。在脫機驗證過程中，基于PC的參數估計進行充電測試，從而獲得相應的數據。大多數老化相關參數被確定為鋰離子液相擴散系數（DE）。脫機驗證結果表明，電池電壓充電曲線的變化可以預測鋰離子擴散系數，從而使DE更容易嵌入參數估計，使參數估計的計算效率大大提高。在線驗證時，電池管理系統(tǒng)（BMS）集成參數估計測試表明，參數估計誤差小于1%。由于BMS計算資源有限，參數估算所需時間約為9min，運行時內存占用為6KB，因此BMS使用一個20KB的RAM（隨機存取存儲器），電池模型和參數估計使用14KB的RAM。

研究結果表明，電化學電池模型及其參數估計可成功應用于托電式混合動力汽車（PHEV）的BMS設計。

刊名：International Journal of Automotive Technology（英）

刊期：2016年第3期

作者：W.Sung et al

編譯：徐嘉浩