[发明专利]一种锂离子蓄电池的温度组合电路模型及其参数识别方法

说明书

一种锂离子蓄电池的温度组合电路模型，它由能量平衡电路和电压响应电路两部分组成，能量平衡电路，用于预测电池的可继续运行时间和荷电状态SOC；电压响应电路，用于模拟电池的瞬态响应，电路中的各元件是变量，根据环境的温度和SOC的变化而不断变化；一种锂离子蓄电池温度组合模型的参数识别方法，它有四大步骤：一、荷电状态与电池开路电压关系识别；二、电池容量与温度关系识别；三、自放电电阻识别；四、内阻和极化参数的识别。本发明逼近蓄电池在不同温度下的真实响应，为电池的状态估算提供指导，具有特征鲜明、构造直观、物理意义明确、各参数方便识别、便于在工程中实现等优点。

技术领域

本发明涉及一种用于模拟电动汽车锂离子蓄电池的动态特性、引入温度影响因子的等效温度组合电路模型。特别涉及该模型的参数识别，确定电池开路电压、电池容量、欧姆内阻与温度的关系，并进行了自放电电阻识别、极化参数识别。本发明更加逼近蓄电池在不同温度下的真实响应，为电池的状态估算提供指导。属于模拟电路、电路仿真测试技术领域。

背景技术

Chen和Rincón-Mora提出了一种电池等效电路模型——组合模型，如图1所示。模型由两个部分构成，左半部分称作能量平衡电路，右半部分称作电压响应电路。能量平衡电路模拟电池自放电、电池容量、电池剩余能量和电池运行时间，电压响应电路模拟电池对负载电流的电压响应。电容C表示存储在电池中相对比例电荷，设置电容初始值U_SOC＝1表示电池充满，设置U_SOC＝0表示电池完全放电，换句话说电池的荷电状态与U_SOC等价。电流源受负载电流Ib的控制。电容电压U_SOC随着负载电流Ib和自放电电流I_d的变化而变化。R_sd代表电池自放电电阻。开路电压U_oc是受U_SOC控制的压控电压源，模拟电池的开路电压随着电池荷电状态SOC的变化特性。

该模型存在缺陷，它没有考虑温度对电池容量的影响。电池容量会随电池温度的上升而变大,这主要是由电解液性能引起的变化。当电池温度升高,电解液黏度降低、活性增加,离子扩散运动能力增强,使得电池实际容量变大，而电池温度下降时情况相反。所以电池的实际容量和电池温度是正相关的。如果在低温对电池充电，而在高温对电池放电，就会存在过量放电的危险，对电池造成不可恢复的损伤。

此电池模型还不够完善，首先，模型没有考虑放电倍率的影响。其次，模型也没有考虑温度对电池容量的影响。它与实际的电池特性相比存在一定误差，尤其温度对电池的影响方面。基于这些考虑，在组合模型的基础之上提出了温度组合模型，利用自制单体动力电池测试系统得到相关充放电数据，基于非线性最小二乘法和积分法对此改进模型进行标定和验证。

发明内容

1.目的：本发明的目的是提供一种锂离子蓄电池的等效电路模型，并对此模型进行参数识别，用以电池管理系统电池荷电状态SOC的准确估算，具有特征鲜明、构造直观、物理意义明确、各参数方便识别且考虑温度这一重要影响因素、便于在工程中实现等优点。

2.技术方案：