【摘 要】目前，新能源汽車行業已經成為汽車行業發展起來的新興產業。當前，環境問題日益嚴峻，國家已經把環境治理定為一項基本國策，在這個發展形勢下，新能源汽車行業突起，目前已經投入汽車市場，發展前景大好。新能源汽車主要依靠動力電池來發動，與傳統汽油汽車不同，新能源電動車不僅環保，而且壽命長、安全性能較高，重量輕。論文針對車載動力電池荷電狀態監測方法以及健康狀態監測方法進行了探究，僅供參考。
【關鍵詞】車載動力電池;健康狀態;監測;控制
1 引言
電動汽車主要由電機、電池和電控三大部分組成。其中，動力電池屬于核心部件，動力電池的健康狀態直接決定著電動汽車能否正常行駛，對動力電池的健康狀態進行監測與控制，是對電動汽車做安全管理的基本內容，而對動力電池的健康狀態監測包括多個方面的內容，如電壓、電流、溫度等，這些條件的監測是最基本的。
2 目前市場的車載動力電池
目前，電動車市場上有多種動力電池，常見的有磷酸鐵鋰電池、鋰電池、鎳氫電池、高鐵電池、電容電池、燃料電池。每款電池都分別有它的優缺點，磷酸鐵鋰電池的主要優點是安全性能高、使用壽命長、大容量、重量輕、環保，而它的缺點是能量密度較低，材料的制備成本與電池的制造成本較高。鋰電池在生活中是非常常見的一種電池，它的優點是能量高、使用壽命長，在使用過程中不會產生任何有害物質，不僅應用于電動汽車，在生活中也應用到多個方面。鋰電池的應用雖然廣泛，但是安全性能低、成本高。鎳氫電池電動汽車最大的優勢就是續航里程長，放電平穩，它的缺點是具有“記憶效應”，過度充電或者放電都會衰減動力電池的使用壽命，而在實際電動汽車中，廠商會在安全系統的設置上主動避免過度充放電。高鐵電池的主要優點是體積小、重量輕、壽命長、無污染，但是生產高鐵電池過程中對工藝要求非常高，如果生產過程出現任何問題，將會影響到電動汽車的正常使用。電容電池最大的優點就是可以反復充放電數十萬次，壽命也比普通的化學電池要高很多，但它最大的缺點就是能量密度很低。燃料電池是將燃料和空氣分別送進燃料電池，就能夠生產出電來，它的優點是能量轉換效率高，具有很強的過負載能力，缺點是燃料電池造價偏高，碳氫燃料無法直接利用等。每種動力電池各有各的優勢與缺點，也應用于各種電動汽車的使用，根據購買者的需求和各種綜合評價來選擇最適合的一款電動汽車。
3 車載動力電池健康狀態監測的重要性
電池老化是電動汽車使用中最常見的一種，電池種類多種多樣，其內部結構也非常復雜，在行駛過程中如果出現任何問題，將會嚴重影響電動汽車的正常行駛，嚴重時還會發生嚴重的車禍。目前，已經有了動力電池健康狀態監測與控制體系技術，它能夠對電池性能、狀態信息進行實時監測并且分析影響電池性能不斷發展變化趨勢，當系統發現動力電池可能會出現嚴重的故障時會立刻報警。電池都是有一定壽命的，使用時間過長，電池發生老化，在行駛過程中很容易發生故障。因此，對于電動汽車動力電池的健康狀態進行監測和控制來說是非常重要的，它在一定程度上可以保證電動汽車的安全性，同時對動力電池進行全方位的實時監測，也讓電動汽車在行駛過程中的安全性更高。
4 車載動力電池荷電狀態監測方法
4.1 安時積分法
動力電池荷電狀態的監測，稱為SOC，安時積分法屬于開環工作模式，通過計算采樣電流對時間的積分得到實時的電池SOC，人們可以根據得到的電池荷電狀態進而判斷電池的運行狀態。但是這種方法的應用也有一定的局限性，這種方法短時間內能維持較高的精確度，但是隨著電池使用時間過長，測試電流的誤差累計過多，該種方法的精確度會有所下降。
4.2 特征參量法
電池的特征參量法通常是電池的開路電壓和內阻，而特征參量法通過測量電池的開路電壓來得到對應的荷電狀態監測值，但是在應用的過程中電池的開路電壓非常難測量出，需要靜置很長的時間才可以得到該數值，且數值會存在很大的誤差。該種方法在實際應用中非常少，是因為測試設備昂貴，且測試過程非常復雜，因此應用較少。
4.3 數據驅動法
該種方法通過數據驅動的方法對電池荷電狀態進行監測，再應用到電池狀態估計中。這種方法很大程度上是依靠電池訓練數據的有效性和全面性，但是隨著電池的持續應用，電池的訓練數據在不斷變化，同時訓練數據也會慢慢失效，影響電池荷電狀態的判斷。
4.4 基于多種方法融合的估計方法
這種多種方法融合的估計方法屬于閉環工作模式，這種估計方法融合了前幾種SOC測量方法，將幾種方法的優勢與弱勢有效融合在一起，可以發揮最大的監測作用，能夠有效地對動力電池的荷電狀態進行監測。這種方法應用廣泛，而對于這種方法的應用研究還在不斷繼續，使其更加完善與多樣化，能夠監測到多種電池的荷電狀態。目前，該方法中最具有代表性的有自適應擴展卡爾曼濾波技術、雙擴展卡爾曼濾波技術等。
5 車載電池健康狀態監測方法
5.1 直接放電法
車載動力電池健康狀態監測，即SOH估計方法。首先是直接放電法，該方法利用負載對電池健康狀態進行監測，但是該方法的操作過程非常復雜，且需要在離線狀態下才能監測，而對于電動汽車來說是需要進行實時監測的，因而該方法并不具有實際意義。
5.2 測量內部阻抗法
動力電池的健康狀態可以用歐姆內阻的關系式來表達，通過測量計算得到的歐姆內阻可以用來判斷動力電池的健康狀態。
5.3 電化學阻抗分析法
該方法又被稱為EIS分析法。該種方法的主要思想是通過向被測量電池施加多個正弦信號，利用模糊理論得到的數據信息進行分析，可以用來預測電池的老化程度，該種方法的特點是測量結果很準確。但是同樣的，該種方法需要利用大量數據作為支撐，在實際測量分析環境中，很難得到這么多的數據，因而這種方法在實際工作中并沒有很大的實用性。
5.4 化學分析法
很多動力電池都是依靠化學電解質來產生電能的，具有代表性的應當是鋰電池。因此，這類電池的健康狀態主要是通過測量電解液密度變化值來估計電池健康狀態的。但是這種方法的應用必須要破壞電池中的內部結構，經過破壞后電池無法再繼續使用。因而，化學分析法的應用在實際生活中并不切實際，應用很少。
5.5 現代估計方法
現代估計方法主要是指對電池的健康狀態進行定性定量分析，常見的應用算法主要有卡爾曼濾波算法、神經網絡算法、模糊邏輯算法等。通過這種算法得出的數據都較為精確，能夠實際地判斷出動力電池目前的健康狀態。因此，這種方法在實際應用中非常常見，成為使用率較高的一種測量方法。
6 結語
電動汽車作為新能源汽車的一種，自上市以來就受到了我國各界的廣泛關注，新能源汽車的研究開發與應用意味著傳統汽車暴露出的不足與劣勢。傳統汽車利用的都是汽油，汽油燃燒所生成的廢氣中二氧化碳含量最高，過量的二氧化碳造成的溫室效應，使得全球氣溫升高，冰川融化，空氣環境質量讓人愈來愈擔憂。近年來，人們已經體會到了環境污染帶來的后果。因此，將更多精力與時間放在環境的治理上，以及新能源的開發應用上。很明顯，新能源的開發應用是成功的，新能源是指再生能源，如太陽能、電能、光能、風能等，利用大自然中的自然現象將其轉化為人們可應用的能量。電動汽車中應用的電池，就是利用多種方式轉化為電能，電力將成為電動汽車的主要能源。同傳統汽車需要定期保養一樣，電動汽車的電池也需要定期進行更換和檢查，就是判斷電池的健康狀態。正常情況下，電池都是有一定壽命的，電池過于老化會影響到行車安全。因此，電動健康狀態的實時監測與控制是有必要的，本文也研究了多種監測方法，有效保證動力電池的健康狀態是電動汽車行駛的最大保障。
【參考文獻】
【1】董相龍.基于大數據分析的電動汽車動力電池充電能量預測[J]. 汽車世界，2019(08)：30.
【2】楊晴霞，李秀青，高建平，等.模型法估計電動汽車動力電池健康狀態[J].河南科技大學學報(自然科學版)，2020，185(04)：6+45-49.
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