一种用于全电动飞机锂离子电池荷电状态的电热机械多物理场耦合估算方法

《Chinese Journal of Electrical Engineering》：An electro-thermal-mechanical multi-physics coupling estimation approach for the state of charge of lithium batteries in all-electric aircraft

　　锂电池是纯电动飞机唯一的能源供应组件。航空锂离子电池系统面临极其复杂的运行条件，如极端高温和低温环境、快速变化的功率需求、高g值加速和减速、起飞、降落及空中湍流引起的挤压振动，这使得荷电状态（SOC）估计变得困难且不精确。值得注意的是，不精确的SOC估计可能导致电池过早耗尽、航程预测误差以及其他安全问题。为了解决上述问题，本文提出了一种适用于纯电动飞机锂电池的电-热-机械耦合SOC估计方法，准确建模了电池在各种条件下的电热行为。采用差分进化（DE）算法优化模型参数。此外，开发了一种自适应扩展卡尔曼滤波器，通过整合多物理场耦合参数来提高SOC估计精度。实验结果表明，所提出的方法能够准确量化锂电池的行为，平均绝对误差小于1.08%，并能在极端形变和温度条件下估计锂电池的SOC，均方根误差小于3.45%。