基于电化学模型自适应互联观测器的锂离子电池单体在线容量估计

电池老化是一个自然过程，会导致容量与功率衰减，从而随时间与使用逐渐造成性能退化。由于缺乏直接测量，老化电池的荷电状态（SOC）与健康状况（SOH）监测对电池管理系统（BMS）而言是一项挑战性任务。基于电化学模型并考虑老化对物理电池参数影响的估计算法，可在电池可用寿命内提供锂浓度与单体容量的准确信息。一个温度依赖的电化学模型——增强单粒子模型（ESPM）——构成了自适应互联观测器综合的基础，该观测器利用因固体电解质界面层（SEI）生长而导致的容量与功率衰减之间的关系，实现状态（两电极中锂浓度与单体容量）和老化敏感输运参数（阳极扩散系数与 SEI 层离子电导率）的联合估计。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。针对实验数据的验证结果显示有界容量估计误差在其真实值的 2% 以内。此外，对处于不同老化阶段的两个单体测试了容量估计的有效性。研究了在测量噪声与传感器偏置下容量估计的鲁棒性。