基于电化学模型的自适应互联观测器在线估计锂离子电池容量

电池老化是一个自然的过程，它会导致容量和电量下降，导致电池的性能随着时间和使用而逐渐下降。由于缺乏直接测量，电池老化的荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)监测对电池管理系统(BMS)来说是一项具有挑战性的任务。基于电化学模型的估计算法，考虑老化对电池物理参数的影响，可以在电池的使用寿命内提供锂浓度和电池容量的准确信息。一个温度依赖的电化学模型，增强的单粒子模型(ESPM)，形成了一个自适应互联观察者的合成基础，利用了由于固体电解质界面层(SEI)的增长而产生的容量和功率衰减之间的关系，能够联合估计状态(电极和电池容量中的锂浓度)和老化敏感输运参数(阳极扩散系数和SEI层离子电导率)。利用李雅普诺夫理论推导了自适应观测器的实际稳定性条件。对实验数据的验证结果表明，有界容量估计误差在真实值的2%以内。此外，还对不同老化阶段的两个细胞进行了容量估计的有效性测试。研究了测量噪声和传感器偏差下容量估计的鲁棒性。