新能源汽车锂电池荷电状态估算方法研究

李飞飞

（运城职业技术学院，山西 运城 044000）

1 新能源汽车锂电池荷电状态估算方法

（1）构建锂电池荷电状态估算模型。根据现有新能源汽车工作原理及特点来说，其成本与性能能否与内燃机汽车进行抗衡，电池系统是关键。新能源汽车催化剂成本较高与存储技术难度较大是新能源汽车较大[1]，因此通过对目前三种不通类型的新能源电动汽车优缺点进行对比，其结果如下表1所示：

表1 三种不同类型新能源汽车优缺点对比

根据上述分析，构建锂电池荷电状态估算模型，方便对电池荷电状态进行精准度与复杂性的估算。在建立模型时，基础模型采用等效电路模型的构建方法[2]。通过对电池组与整体电路模型之间的搭建，能够判别等效电路模型与电池荷电状态之间关系。

其中，T为整体系统开关周期；D为占空比；t为时间；Vi为Bi电压；L为Li电感值。

而当Sia断开时，Li的电流线性出现下降情况，此时电感为充电，其公式为：

其中，Ip为Li电流峰值；Vj为Bj的电压。

通过上述计算，从而得到在一定周期内，均衡子电路Si减少电池Bi充电电流的平均值Iid为：

为保证在充电过程中，各个电感能够复位，将其中电感电流从最大值降到0时所用时间Tf带入，因此Tf+D⋅T≤T；当Tf+D⋅T＜T，此时电感电流呈现断续模式。而当Tf+D⋅T=T时，电感电流临界连续。此时，若i＞k，估算电路均衡子电路Si对电池进行放电均衡。

（3）计算放电过程参数。在放电过程中，当i≤k时，控制电路控制均衡子电路Si对电池进行充电均衡。当Sib开通状态下，其流过电感Li的电流成线性上升，其计算公式为：

其中Vi为Bi电压，Ip为电流Li的电流峰值。

在周期内，均衡子电路Si给电池Bi充电电流平均值Iic为：

通过计算从而完成对整体放电过程参数计算。

（4）实现锂电池荷电状态估算。在计算过程中，其荷电状态估计相当于传统汽油车的剩余油量估计，因此，其荷电状态主要受到充放电倍率、电池温度、自放电率以及电池寿命等因素的影响。因此在一定放电倍率条件下，其荷电状态与剩余电量与相同条件下额定容量成正比，即：

其中，QC为剩余电量；CI为电池恒电流放电时的额定容量，同时可以表示为：

通过计算，从而实现对新能源汽车锂电池荷电状态估算。

2 实验分析

图1 新能源汽车锂电池荷电状态估算准确率对比

为验证新能源汽车锂电池荷电状态估算方法的有效性，设计如下对比实验。以新能源汽车锂电池荷电状态作为实验对象，分为两组，其中新能源汽车锂电池荷电状态估算方法方法为实验组，传统估算方法作为对照组，在估算单一变量的前提下，分别记录新能源汽车锂电池荷电状态准确率。对两组实验数据设定相应的条件，为保证实验的公平性，实验组、对照组参数始终保持一致。为了验证新能源汽车锂电池荷电状态估算方法的差异，实验组将按照需求使用新能源汽车锂电池荷电状态估算方法方法进行操作，而传统方法采用传统估算方法。

实验组与对照组同时对新能源汽车锂电池荷电状态估算方法准确率进行实验，分别记录汽车行驶25km、50km、100km、150km、200km、250km内，新能源汽车锂电池荷电状态估算方法准确率。为避免突发性事件对实验结果造成的干扰，实验组与对照组处理参数相同，具体结果如下。分析上图可知，新能源汽车锂电池荷电状态估算方法准确率对比试验中，随着时间的增加，实验组的准确率一直呈较为稳定的状态。对照组整体准确率不稳定。所以，可证明新能源汽车锂电池荷电状态估算方法与传统延控方式相比，其准确率能够得到8%的提升。

3 结语

新能源汽车作为我国重点发展的新型产业之一，不仅加快了新能源汽车产业的培育与发展，同时也是我国针对能源与环境问题的一种战略措施，在推动汽车产业不断升级的同时，加速汽车产业的经济转变。因此，对新能源汽车锂电池荷电状态估算方法研究过程中，针对新能源汽车动力电池技术现状与限制其发展因素进行分析，从而针对常用荷电状态估计方法上，对新能源汽车锂电池荷电状态估算方法进行研究。在通过建立电池模型的前提下，对新能源汽车的锂电池充电与放电状态下参数进行计算，从而对电路模型在线参数识别与状态进行估计。通过仿真实验从而证明方法可行性，从而进一步减小电路板体积及提高电路板可靠性。