基于注意力改进BiGRU的锂离子电池健康状态估计
2021-11-19史永胜刘博亲左玉洁ALIJamsher
王 凡,史永胜,刘博亲,左玉洁,符 政,ALI Jamsher
(陕西科技大学电气与控制工程学院,陕西西安 710021)
近年来锂离子电池因其具备循环寿命长、自放电率低、功率密度高等特点,在电动汽车、移动电源、可携带电子设备等工程领域中充当关键供能组件[1-2]。然而,锂离子电池在实际应用过程中,由于外部条件与自身电化学成分的不断变化,导致其性能降低、容量退化,且过程不可逆。因此,为了解电池在运行过程中的变化,防止事故发生,需要对其进行状态评估[3]。其中,作为电池管理系统(battery management system,BMS)中的重要组成部分,电池的健康状态(state of health,SOH)表征了当前电池相比新电池存储电能的能力,是量化锂离子电池寿命的重要标准。精确的SOH 值,还有助于电池荷电状态(state of charge,SOC)与功率状态(state of power,SOP)的评估,对系统的稳定运行具有重要意义[4]。
参考IEEE 标准1188—1996 规定[5],本文从容量的角度对SOH进行定义,即SOH为当前电池容量与标称容量之比,当锂离子电池的容量下降到80%时,应对电池进行更换[6]。由于电池的SOH无法直接通过传感器测得,且不同类型的锂离子电池内部结构和材料不同,因此SOH难以精确的估算。目前,SOH 的估算方法主要有两类:实验分析法与基于模型的方法。实验分析法需要进行大量的测试,采集电池的电压、电流、阻抗等数据,获取能反映电池退化的直接参数,进而分析其老化行为[7]。由于需要大量实验设备等,因此较难实现,主要为基于模型的方法提供理论依据。
基于模型的方法根据所选估计算法的不同,又分为自适应状态估计算法和基于数据的方法。……
