利用膨胀测量改善由老化引起参数不确定性下的电池状态估计

在循环过程中准确跟踪锂离子电池的内部电化学状态，使先进电池管理系统能够安全运作电池并保持高性能，同时将电池退化降至最低。为此，基于电压测量的技术已显示出在估计活性材料颗粒的锂表面浓度方面的前景，该状态是避免锂析出等老化机制的重要状态。然而，依赖电压的方法常因老化过程中模型参数变化而导致较大估计误差。本文中，我们利用电池膨胀的原位测量来补充电压，并设计观测器以估计各电极颗粒中的锂表面浓度分布。我们证明，膨胀信号的加入使我们能够校正负极浓度状态以及正极浓度状态。结果表明，与仅用电压的观测器相比，所提观测器能在电极化学计量窗口发生变化时成功恢复表面浓度，而这是由锂库存损失引起的老化下的常见现象。在电极化学计量窗口偏移 5% 的情况下，结果表明负极表面浓度的状态估计误差降低。在此模拟老化条件下，基于电压的观测器误差为 9.3%，而所提电压与膨胀观测器的负极表面浓度误差为 0.1%。