【摘 要】目前，新能源汽車行業(yè)已經(jīng)成為汽車行業(yè)發(fā)展起來(lái)的新興產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，國(guó)家已經(jīng)把環(huán)境治理定為一項(xiàng)基本國(guó)策，在這個(gè)發(fā)展形勢(shì)下，新能源汽車行業(yè)突起，目前已經(jīng)投入汽車市場(chǎng)，發(fā)展前景大好。新能源汽車主要依靠動(dòng)力電池來(lái)發(fā)動(dòng)，與傳統(tǒng)汽油汽車不同，新能源電動(dòng)車不僅環(huán)保，而且壽命長(zhǎng)、安全性能較高，重量輕。論文針對(duì)車載動(dòng)力電池荷電狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法以及健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了探究，僅供參考。

　　【關(guān)鍵詞】車載動(dòng)力電池;健康狀態(tài);監(jiān)測(cè);控制

　　1 引言

　　電動(dòng)汽車主要由電機(jī)、電池和電控三大部分組成。其中，動(dòng)力電池屬于核心部件，動(dòng)力電池的健康狀態(tài)直接決定著電動(dòng)汽車能否正常行駛，對(duì)動(dòng)力電池的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，是對(duì)電動(dòng)汽車做安全管理的基本內(nèi)容，而對(duì)動(dòng)力電池的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括多個(gè)方面的內(nèi)容，如電壓、電流、溫度等，這些條件的監(jiān)測(cè)是最基本的。

　　2 目前市場(chǎng)的車載動(dòng)力電池

　　目前，電動(dòng)車市場(chǎng)上有多種動(dòng)力電池，常見(jiàn)的有磷酸鐵鋰電池、鋰電池、鎳氫電池、高鐵電池、電容電池、燃料電池。每款電池都分別有它的優(yōu)缺點(diǎn)，磷酸鐵鋰電池的主要優(yōu)點(diǎn)是安全性能高、使用壽命長(zhǎng)、大容量、重量輕、環(huán)保，而它的缺點(diǎn)是能量密度較低，材料的制備成本與電池的制造成本較高。鋰電池在生活中是非常常見(jiàn)的一種電池，它的優(yōu)點(diǎn)是能量高、使用壽命長(zhǎng)，在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì)，不僅應(yīng)用于電動(dòng)汽車，在生活中也應(yīng)用到多個(gè)方面。鋰電池的應(yīng)用雖然廣泛，但是安全性能低、成本高。鎳氫電池電動(dòng)汽車最大的優(yōu)勢(shì)就是續(xù)航里程長(zhǎng)，放電平穩(wěn)，它的缺點(diǎn)是具有“記憶效應(yīng)”，過(guò)度充電或者放電都會(huì)衰減動(dòng)力電池的使用壽命，而在實(shí)際電動(dòng)汽車中，廠商會(huì)在安全系統(tǒng)的設(shè)置上主動(dòng)避免過(guò)度充放電。高鐵電池的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染，但是生產(chǎn)高鐵電池過(guò)程中對(duì)工藝要求非常高，如果生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)任何問(wèn)題，將會(huì)影響到電動(dòng)汽車的正常使用。電容電池最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次，壽命也比普通的化學(xué)電池要高很多，但它最大的缺點(diǎn)就是能量密度很低。燃料電池是將燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，就能夠生產(chǎn)出電來(lái)，它的優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換效率高，具有很強(qiáng)的過(guò)負(fù)載能力，缺點(diǎn)是燃料電池造價(jià)偏高，碳?xì)淙剂蠠o(wú)法直接利用等。每種動(dòng)力電池各有各的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)，也應(yīng)用于各種電動(dòng)汽車的使用，根據(jù)購(gòu)買者的需求和各種綜合評(píng)價(jià)來(lái)選擇最適合的一款電動(dòng)汽車。

　　3 車載動(dòng)力電池健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性

　　電池老化是電動(dòng)汽車使用中最常見(jiàn)的一種，電池種類多種多樣，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜，在行駛過(guò)程中如果出現(xiàn)任何問(wèn)題，將會(huì)嚴(yán)重影響電動(dòng)汽車的正常行駛，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的車禍。目前，已經(jīng)有了動(dòng)力電池健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制體系技術(shù)，它能夠?qū)﹄姵匦阅堋顟B(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并且分析影響電池性能不斷發(fā)展變化趨勢(shì)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電池可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的故障時(shí)會(huì)立刻報(bào)警。電池都是有一定壽命的，使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，電池發(fā)生老化，在行駛過(guò)程中很容易發(fā)生故障。因此，對(duì)于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制來(lái)說(shuō)是非常重要的，它在一定程度上可以保證電動(dòng)汽車的安全性，同時(shí)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也讓電動(dòng)汽車在行駛過(guò)程中的安全性更高。

　　4 車載動(dòng)力電池荷電狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法

　　4.1 安時(shí)積分法

　　動(dòng)力電池荷電狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，稱為SOC，安時(shí)積分法屬于開(kāi)環(huán)工作模式，通過(guò)計(jì)算采樣電流對(duì)時(shí)間的積分得到實(shí)時(shí)的電池SOC，人們可以根據(jù)得到的電池荷電狀態(tài)進(jìn)而判斷電池的運(yùn)行狀態(tài)。但是這種方法的應(yīng)用也有一定的局限性，這種方法短時(shí)間內(nèi)能維持較高的精確度，但是隨著電池使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，測(cè)試電流的誤差累計(jì)過(guò)多，該種方法的精確度會(huì)有所下降。

　　4.2 特征參量法

　　電池的特征參量法通常是電池的開(kāi)路電壓和內(nèi)阻，而特征參量法通過(guò)測(cè)量電池的開(kāi)路電壓來(lái)得到對(duì)應(yīng)的荷電狀態(tài)監(jiān)測(cè)值，但是在應(yīng)用的過(guò)程中電池的開(kāi)路電壓非常難測(cè)量出，需要靜置很長(zhǎng)的時(shí)間才可以得到該數(shù)值，且數(shù)值會(huì)存在很大的誤差。該種方法在實(shí)際應(yīng)用中非常少，是因?yàn)闇y(cè)試設(shè)備昂貴，且測(cè)試過(guò)程非常復(fù)雜，因此應(yīng)用較少。

　　4.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)法

　　該種方法通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法對(duì)電池荷電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，再應(yīng)用到電池狀態(tài)估計(jì)中。這種方法很大程度上是依靠電池訓(xùn)練數(shù)據(jù)的有效性和全面性，但是隨著電池的持續(xù)應(yīng)用，電池的訓(xùn)練數(shù)據(jù)在不斷變化，同時(shí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)也會(huì)慢慢失效，影響電池荷電狀態(tài)的判斷。

　　4.4 基于多種方法融合的估計(jì)方法

　　這種多種方法融合的估計(jì)方法屬于閉環(huán)工作模式，這種估計(jì)方法融合了前幾種SOC測(cè)量方法，將幾種方法的優(yōu)勢(shì)與弱勢(shì)有效融合在一起，可以發(fā)揮最大的監(jiān)測(cè)作用，能夠有效地對(duì)動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這種方法應(yīng)用廣泛，而對(duì)于這種方法的應(yīng)用研究還在不斷繼續(xù)，使其更加完善與多樣化，能夠監(jiān)測(cè)到多種電池的荷電狀態(tài)。目前，該方法中最具有代表性的有自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波技術(shù)、雙擴(kuò)展卡爾曼濾波技術(shù)等。

　　5 車載電池健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法

　　5.1 直接放電法

　　車載動(dòng)力電池健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)，即SOH估計(jì)方法。首先是直接放電法，該方法利用負(fù)載對(duì)電池健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是該方法的操作過(guò)程非常復(fù)雜，且需要在離線狀態(tài)下才能監(jiān)測(cè)，而對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)是需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的，因而該方法并不具有實(shí)際意義。

　　5.2 測(cè)量?jī)?nèi)部阻抗法

　　動(dòng)力電池的健康狀態(tài)可以用歐姆內(nèi)阻的關(guān)系式來(lái)表達(dá)，通過(guò)測(cè)量計(jì)算得到的歐姆內(nèi)阻可以用來(lái)判斷動(dòng)力電池的健康狀態(tài)。

　　5.3 電化學(xué)阻抗分析法

　　該方法又被稱為EIS分析法。該種方法的主要思想是通過(guò)向被測(cè)量電池施加多個(gè)正弦信號(hào)，利用模糊理論得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，可以用來(lái)預(yù)測(cè)電池的老化程度，該種方法的特點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果很準(zhǔn)確。但是同樣的，該種方法需要利用大量數(shù)據(jù)作為支撐，在實(shí)際測(cè)量分析環(huán)境中，很難得到這么多的數(shù)據(jù)，因而這種方法在實(shí)際工作中并沒(méi)有很大的實(shí)用性。

　　5.4 化學(xué)分析法

　　很多動(dòng)力電池都是依靠化學(xué)電解質(zhì)來(lái)產(chǎn)生電能的，具有代表性的應(yīng)當(dāng)是鋰電池。因此，這類電池的健康狀態(tài)主要是通過(guò)測(cè)量電解液密度變化值來(lái)估計(jì)電池健康狀態(tài)的。但是這種方法的應(yīng)用必須要破壞電池中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)破壞后電池?zé)o法再繼續(xù)使用。因而，化學(xué)分析法的應(yīng)用在實(shí)際生活中并不切實(shí)際，應(yīng)用很少。

　　5.5 現(xiàn)代估計(jì)方法

　　現(xiàn)代估計(jì)方法主要是指對(duì)電池的健康狀態(tài)進(jìn)行定性定量分析，常見(jiàn)的應(yīng)用算法主要有卡爾曼濾波算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模糊邏輯算法等。通過(guò)這種算法得出的數(shù)據(jù)都較為精確，能夠?qū)嶋H地判斷出動(dòng)力電池目前的健康狀態(tài)。因此，這種方法在實(shí)際應(yīng)用中非常常見(jiàn)，成為使用率較高的一種測(cè)量方法。

　　6 結(jié)語(yǔ)

　　電動(dòng)汽車作為新能源汽車的一種，自上市以來(lái)就受到了我國(guó)各界的廣泛關(guān)注，新能源汽車的研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用意味著傳統(tǒng)汽車暴露出的不足與劣勢(shì)。傳統(tǒng)汽車?yán)玫亩际瞧停腿紵傻膹U氣中二氧化碳含量最高，過(guò)量的二氧化碳造成的溫室效應(yīng)，使得全球氣溫升高，冰川融化，空氣環(huán)境質(zhì)量讓人愈來(lái)愈擔(dān)憂。近年來(lái)，人們已經(jīng)體會(huì)到了環(huán)境污染帶來(lái)的后果。因此，將更多精力與時(shí)間放在環(huán)境的治理上，以及新能源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上。很明顯，新能源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是成功的，新能源是指再生能源，如太陽(yáng)能、電能、光能、風(fēng)能等，利用大自然中的自然現(xiàn)象將其轉(zhuǎn)化為人們可應(yīng)用的能量。電動(dòng)汽車中應(yīng)用的電池，就是利用多種方式轉(zhuǎn)化為電能，電力將成為電動(dòng)汽車的主要能源。同傳統(tǒng)汽車需要定期保養(yǎng)一樣，電動(dòng)汽車的電池也需要定期進(jìn)行更換和檢查，就是判斷電池的健康狀態(tài)。正常情況下，電池都是有一定壽命的，電池過(guò)于老化會(huì)影響到行車安全。因此，電動(dòng)健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制是有必要的，本文也研究了多種監(jiān)測(cè)方法，有效保證動(dòng)力電池的健康狀態(tài)是電動(dòng)汽車行駛的最大保障。

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