通过两阶段框架提升锂离子电池生命周期联合状态估计的电池系统可靠性

《RELIABILITY ENGINEERING & SYSTEM SAFETY》：Enhancing Battery System Reliability through Two-Stage Framework for Lifecycle Joint State Estimation of Lithium-Ion Batteries

　　

盛家丽|廖成林|王丽叶|王丽芳

摘要

锂离子电池系统的运行可靠性和安全性从根本上取决于对电池荷电状态（SOC）和健康状态（SOH）的准确且稳健的联合估计。因此，本文提出了一种稳健的两阶段框架，用于在整个电池生命周期内进行准确的联合状态估计。首先，在初始充电阶段，利用离散小波变换（DWT）提取表征老化效应的特征，然后使用机器学习模型来估计SOH并获得老化补偿项。其次，将这些老化信息整合到等效电路模型（ECM）中，以纠正由老化引起的参数漂移，从而在整个生命周期内实现准确的SOC估计。在涵盖不同充放电协议的四个数据集上实施了两种验证方案，并验证了该框架的准确性及稳健性。所有测试电池的SOH平均绝对误差（MAE）低于1.7%，而SOC的MAE低于1.6%。这项工作为电池生命周期状态监测提供了可靠的解决方案，并有助于开发更安全的下一代智能电池管理系统（BMS）。