車載鋰離子電池的熱故障診斷

汽車中使用的鋰離子電池系統(tǒng)應(yīng)該是安全、可靠和持久的能量存儲系統(tǒng)。與電池系統(tǒng)的表面溫度相比，電池的內(nèi)部溫度更高,這會對電池的性能影響很大，嚴(yán)重的會產(chǎn)生內(nèi)部熱故障。因此，需要這會對鋰離子電池的內(nèi)部溫度進行估計，并對其進行故障診斷以避免電池過熱導(dǎo)致系統(tǒng)故障。一般利用傳感器和建立電池的單態(tài)熱模型對鋰離子電池進行故障診斷,而本研究建立了鋰離子電池的等效模型（即中心為熱源的放射性模型,包括中心溫度和表面溫度），設(shè)計一種基于熱動態(tài)模型的Luenberger觀測器來觀測電池等效模型熱動力參數(shù)的變化（包括開環(huán)電壓和內(nèi)部電阻），以檢測和隔離鋰離子電池的不同內(nèi)部熱故障（熱失控、對流冷卻電阻故障和內(nèi)部熱電阻故障），并估計故障對電池系統(tǒng)的影響。介紹了鋰離子電池的生熱機理，分析了在不同行駛條件下鋰離子電池以不同倍率充放電時的溫度場，以及鋰離子電池的熱特性。利用Luenberger觀測器生成兩個初級殘余信號，用于檢測和隔離不同的熱故障?；谡`差動力學(xué)設(shè)計兩個檢測濾波器,首先將Luenberger觀測器產(chǎn)生的一次殘差饋送到所設(shè)計的兩個濾波器中產(chǎn)生二次殘差,以估計故障對系統(tǒng)的影響；然后對所設(shè)計的基于熱動態(tài)模型的Luenberger觀測器獲得的結(jié)果與仿真結(jié)果進行比較分析。結(jié)果表明,所設(shè)計的觀測器能夠精確診斷鋰離子電池的故障，并能估計不同熱故障對電池系統(tǒng)的影響。未來還需要將該觀測器應(yīng)用到實車模型中進行試驗做并做進一步完善。

刊名：IFAC（英）

刊期：2016年第5期

作者：Satadru Dey et al

編譯：朱會