结论先行
(相关资料图)
关于磷酸铁锂电池，小伙伴先来一起了解磷酸铁锂电池的充放电工作原理，充分理解其热失控可能引发的安全问题，最终磷酸铁锂电池可通过电池SOC估算方法保证安全，其中卡尔曼滤波法是新能源汽车的最佳选择。
磷酸铁锂电池工作原理
LiFePO4等材料涂覆在铝箔上，它们作为磷酸铁锂电池的正极，电池负极为石墨等材料涂覆在铜箔上，电池内部维持着锂离子的通透但对电子绝缘，通过图片示意磷酸铁锂电池的正常充放电时的正极晶格结构变化。
电池充电：Li+转换到 LiFePO4 晶体表面，由于受电场的作用力进入电解液，可以穿过隔膜后到达电池负极的石墨晶体表面，而且嵌入石墨晶格中的相应位置形成 LiC6。同时电子经过导体流向正极铝箔集流体，经过外电路后流向石墨负极，使负极电荷达到平衡状态。Li+脱嵌后，正极材料由LiFePO4转变为 FePO4。
电池放电：电池内部 Li+从负极石墨晶格中脱嵌回途径电解液和隔膜流向正极，其再次嵌入LiFePO4 晶格的相应位置，外电路电子由负极铜箔流向正极铝箔进入LiFePO4正极，这种方式达到电荷平衡。磷酸铁锂电池正常充放电的正负极反应如下：
正极反应式：
负极反应式：
总反应：
在正常充放电过程中，磷酸铁锂电池内部进行锂离子的嵌入和脱出反应，锂离子通过电解液实现可逆穿梭在正极和负极间来形成电池中的电路。通过图片更好的解释磷酸铁锂全电池工作原理，目前以电池放电过程举例。
锂离子电池需必须保证在一定的电压范围之内运行，超出工作电压会导致电池的过充或者电池过放。磷酸铁锂电池过充或者过放，多出来的锂离子会导致电池负极上生成不均匀的锂金属沉积现象，锂金属以树枝状的模样往电解液内生长，引起化学反应，其会产生焦耳热和气体，最终导致电池热失控，最恶劣时会造成电池内部短路引发燃烧爆炸。过放电指的是电池电压低于截止电压，电池与负载长时间连接或长期闲置时，会导致锂离子电池过放电现象的产生，过放电将导致电池内阻增大和电池容量下降，使得电池集流体溶解且在隔膜之间会沉降，引发内短路甚至燃烧爆炸事故。
由于电池失控的可能性，目前磷酸铁锂电池通过电池管理系统(BMS)对电池SOC 进行动态估算，预测电动汽车续驶里程以及防止过度充放电对电池造成不可修复的损伤，甚至是引发燃烧爆炸等安全性问题。
其中电池的荷电状态(SOC)描述了电池剩余电量的实际可用状态，是动力电池使用过程中的重要参数。
电池SOC估算方法保证安全
根据电池的外特性，目前经典的SOC 估算方法：放电实验法 / 开路电压法 / 内阻法 / 负载电压法 / 神经网络法 / 卡尔曼滤波法 (最适合新能源汽车) 。
卡尔曼滤波法
卡尔曼滤波法的基本原理：滤波算法由状态方程 / 输出方程/ 系统过程噪声和观测噪声的统计特性组成，输入量一般取系统的观测量，而输出量则为要求的状态和参数的估计值，将算法由时间和观测的更新融合，根据系统的状态方程和输出方程求出需要估算的状态或参数。由于卡尔曼滤波法能够对电池 SOC 进行最小方差上的最优估算，对 SOC 初始值的误差修正能力非常出色，对噪声抑制能力强，最适合电流剧烈波动的电动汽车。
