基于分數階阻抗模型的鋰電池荷電狀態估計

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基于分數階阻抗模型的鋰電池荷電狀態估計

目前，對鋰電池荷電狀態的估計多是基于各種鋰電池模型，分為等效電路模型和電化學模型兩類。基于分數階阻抗模型提出了一種估算電池荷電狀態的新算法，并討論了將其應用在汽車電池管理系統中的可能性。

介紹了鋰電池的電化學阻抗譜和分數階微積分方法。鋰電池的電化學阻抗譜方法是將一系列不同頻率振幅的正弦波信號施加在鋰電池上以得到相應頻域內的電信號反饋。分數階微積分是研究任意實數階微積分的應用數學，其建立的系統模型更加精確。介紹了鋰電池單電極模型和雙電極模型。建立模型時，假設電池正極對電池電壓的影響最大，并忽略電解質對電池電壓的影響。基于鋰電池的雙電極模型提出了鋰電池分數階阻抗模型。介紹了對鋰電池荷電狀態進行估計時存在的問題。荷電狀態估計的目的是為電池可用電荷提供一個指令，給出進行荷電狀態估計的初始條件和計算式。由于電池內部容量的損失以及傳感器測量偏差，因此該估計方法不能產生準確的估計結果。介紹了初始化誤差補償和靜態非線性曲線處理技術，以提高估計精度。由于鋰電池在使用過程中會出現老化現象而引起相關參數發生變化，因此設計了兩個狀態觀測器，對給出的荷電狀態估計方法進行靈敏度分析。結果顯示，所建立的模型對電流電壓產生的微小擾動魯棒性較強。

J. M. Francisco et al. 2014 International Conference on Fractional Differentiation and Its Applications, Catania June 23- 25, 2014.

編譯：陳丁躍