锂离子电池健康状态估算方法研究进展*

金建新, 虞儒新, 刘刚, 许林波, 马延强, 王浩彬, 胡晨

Research Progress on State-of-health Estimating Method for Lithium-ion Batteries

JIN Jianxin, YU Ruxin, LIU Gang, XU Linbo, MA Yanqiang, WANG Haobin, HU Chen

表1 常用电池等效电路模型比较

模型名称 模型结构 描述方程 参数 优点 缺点 Rint模型 V=E－IR0 E为开路电压，R0为欧姆内阻，V为端电压，I为负载电流 模型简单，易于参数辨识 无法反映电池动态特性，精度低，应用范围较小 Thevenin模型 V=E－IR0－VC $I=\frac{{{V}_{C}}}{{{R}_{1}}}+C\frac{d{{v}_{c}}}{dt}$ R1和C为表述电池极化效应的电阻和电容 RC回路用于模拟电池动态特性，考虑了欧姆极化和电化学极化，在实际工程应用中较多 因模型参数为常数，模型精度较大程度上受温度变化和电池老化的影响 二阶RC模型 $V=E-I{{R}_{0}}-{{V}_{C1}}-{{V}_{C2}}$$I=\frac{{{v}_{C1}}}{{{R}_{1}}}+{{c}_{1}}\frac{d{{V}_{C1}}}{dt}$ R1和C1分别为电化学阻抗和电化学电容；R2和C2分别为浓差阻抗和浓差电容 同时考虑了欧姆极化、电化学极化和浓差极化，在估计大倍率工况条件方面具有更高的精度 结构复杂、参数较多，计算较为复杂 PNGV模型 $V=E-I{{R}_{0}}-{{V}_{P}}-{{V}_{\mathrm{OC}}}$ ${{v}_{\mathrm{OC}}}=\frac{1}{{{C}_{\mathrm{OC}}}}$ COC为等效电容 模型考虑温度影响，可描述开路电压、容量变化及电池内部反应过程，对电池各种工况适用性好，精确度较好 串联电容的误差累积降低模型精确度，不能反映电池自放电问题 GNL模型 $V=E-{{V}_{b}}-{{V}_{\text{ep}}}-{{I}_{L}}{{R}_{0}}$ $V\text{=}{{I}_{S}}{{R}_{S}}$ RS为自放电电阻 相比于PNGV模型考虑了电池自放电问题和负载电流随时间累计引起的开路电压变化问题；估算精度更高，适用性更广 相比于PNGV模型，计算更复杂，计算量更大