基于内阻法的电池健康状态估计技术研究

【摘要】：伴随石油资源的稀缺和其他可燃性气体带来的大气污染的加剧，开发节能环保的电动汽车已成为当今社会越来越热门的话题。电池作为电动汽车的主要动力来源和能量载体，其性能直接影响到纯电动汽车的性能指标。电池健康状态（SOH）作为评估电池性能的重要指标越来越受到广泛重视。因缺乏适当合理监控，使用中电池的衰竭不但会带来诸多的不便和昂贵的损失，甚至可能带来灾难性的后果。所以设计一套系统实时精确地监控电池的健康状况是十分必要的。 本文首先介绍了电池老化的概念及老化原因，进而引出电池健康状态估计这一概念。综合分析常见的几种电池健康状态估算的方法，结合目前车用动力电池的应用环境，提出了一种基于电池内阻的SOH估算方案。为了精确测量电池的内阻，提出了现有的几种电池测量方案，比较分析后，建立了合适的内阻模型，并在此内阻模型基础上，提出了一套全新的内阻测量方案。 然后分别从软件硬件角度出发建立了动力电池组的SOH估计系统，该系统由电池电压采集、内阻采集、通讯管理、保护控制及数据存储等模块组成，完成了电池内阻的测量、端电压和充放电电流采集、stm32串口通讯、SOH算法估计、电池状态诊断及保护等功能，从而真正意义上实现了车用动力电池组的健康状态估计，为车用动力电池组的安全可靠提供了保障。 最后根据方案设计的系统，对不同的动力电池进行了不同的充放电流大小的实验，首先将系统测试的电池内阻值和日本日置公司电池内阻测试仪HIOKI3554测得的真实值通过Matlab分别绘制动态曲线进行比较分析，论证系统内阻在线测试的可靠性、精确性。然后在此基础上做了基于内阻法的电池健康状态估计，与直流放电法估计的电池健康状态真实值做对比，分析误差，从而验证本文提出的方案—基于内阻法的电池健康状态估计的准确性。