鋰電池是電動(dòng)汽車(chē)的核心部件。描述鋰電池的工作特性需要求解復(fù)雜的電化學(xué)方程。BMS作為電池管理系統(tǒng)掌控電池的健康狀態(tài)和工作狀態(tài)，需要即時(shí)響應(yīng)。因此由于成本關(guān)系當(dāng)前的BMS系統(tǒng)通常使用電池特性數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)的擬合來(lái)完成狀態(tài)估計(jì)，并未直接采用電化學(xué)方程來(lái)描述電池的工作狀態(tài)。

基于物理的模型被認(rèn)為是下一代BMS最佳建模工具。它們可以提供內(nèi)部電化學(xué)狀態(tài)的高度物理可解釋性，可用于最大限度地提高電池系統(tǒng)的安全性、可用性和使用壽命。因此，BMS模型目前已從經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ娃D(zhuǎn)向基于物理的電化學(xué)模型。這些模型能夠準(zhǔn)確捕獲電池的行為和退化，因?yàn)樗鼈兠枋隽穗姵氐膬?nèi)部動(dòng)力學(xué)并保留了相關(guān)物理場(chǎng)以進(jìn)行精確的狀態(tài)估計(jì)。

斯坦福大學(xué)的這篇文章獨(dú)辟蹊徑，基于Doyle-Fuller-Newman（DFN）模型，使用Matlab算法庫(kù)，開(kāi)發(fā)出了近似滿足實(shí)時(shí)要求的基于電化學(xué)方程的BMS管理體系。下面給出若干要點(diǎn)。

DFN的變量和方程

DFN方程向DAE方程的轉(zhuǎn)換

全均質(zhì)化宏觀模型FHM

DFN模型簡(jiǎn)化

降階模型和觀察器

不一致初始化問(wèn)題

參數(shù)識(shí)別

總結(jié)

本文介紹的最先進(jìn)的研究技術(shù)釋放了實(shí)施基于物理的模型的潛力，這些模型實(shí)時(shí)提供內(nèi)部電化學(xué)狀態(tài)的信息和最佳的快速充電策略，同時(shí)最大限度地減少內(nèi)存，即使在板載BMS和云環(huán)境中執(zhí)行時(shí)也是如此。實(shí)施基于物理的模型可以緩解當(dāng)前BMS的關(guān)鍵弱點(diǎn)，這些弱點(diǎn)與無(wú)法使用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒东@退化機(jī)制有關(guān)。通過(guò)先進(jìn)的BMS計(jì)算，我們?cè)O(shè)想可以增強(qiáng)電池性能和可用性，從而提供更長(zhǎng)，更安全的電池使用時(shí)間。

審核編輯：湯梓紅

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