车载锂离子电池的热故障诊断

车载锂离子电池的热故障诊断

汽车中使用的锂离子电池系统应该是安全、可靠和持久的能量存储系统。与电池系统的表面温度相比，电池的内部温度更高,这会对电池的性能影响很大，严重的会产生内部热故障。因此，需要这会对锂离子电池的内部温度进行估计，并对其进行故障诊断以避免电池过热导致系统故障。一般利用传感器和建立电池的单态热模型对锂离子电池进行故障诊断,而本研究建立了锂离子电池的等效模型（即中心为热源的放射性模型,包括中心温度和表面温度），设计一种基于热动态模型的Luenberger观测器来观测电池等效模型热动力参数的变化（包括开环电压和内部电阻），以检测和隔离锂离子电池的不同内部热故障（热失控、对流冷却电阻故障和内部热电阻故障），并估计故障对电池系统的影响。介绍了锂离子电池的生热机理，分析了在不同行驶条件下锂离子电池以不同倍率充放电时的温度场，以及锂离子电池的热特性。利用Luenberger观测器生成两个初级残余信号，用于检测和隔离不同的热故障。基于误差动力学设计两个检测滤波器,首先将Luenberger观测器产生的一次残差馈送到所设计的两个滤波器中产生二次残差,以估计故障对系统的影响；然后对所设计的基于热动态模型的Luenberger观测器获得的结果与仿真结果进行比较分析。结果表明,所设计的观测器能够精确诊断锂离子电池的故障，并能估计不同热故障对电池系统的影响。未来还需要将该观测器应用到实车模型中进行试验做并做进一步完善。

刊名：IFAC（英）

刊期：2016年第5期

作者：Satadru Dey et al

编译：朱会