[发明专利]一种串联型锂离子电池系统建模方法

说明书

本发明公布了一种串联型锂离子电池系统建模方法，该建模方法根据已知锂离子电池单体模型，利用串联电路工作特性及筛选法，建立电池系统基本模型；再检测各电池单体端电压，并将其与基本模型输出端电压的1/N作为各单体SOC校正器的输入；再由N个单体SOC校正器得到N个单体SOC补偿值，通过加权得到电池系统SOC补偿值，再与电池系统模型输出的SOC叠加，得到校正后的SOC，从而更新电池系统基本模型，即新的串联型锂离子电池系统模型。本发明能解决串联型电池系统中各电池单体端电压并不一致而导致其电池性能参数及充放电特性难以被准确测量、估算的问题，达到准确预测串联型电池系统的端电压和SOC的目的。

技术领域

本发明属于智能电网中MW级电池储能系统设计与控制技术领域，涉及一种串联型锂离子电池系统建模方法。

背景技术

锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、低自放电、无记忆效应等特点，已越来越广泛地应用于新能源、交通、航天等领域。同时，由于锂离子电池单体的额定容量、额定电压等相对较小，常将多个电池单体经串联构成电池系统，即串联型电池系统，可实现电池系统容量及电压等级的扩大。然而由于电池单体存在不一致性，且锂离子电池的性能参数(如电池端电压、内阻、容量等)易受充放电倍率、温度等因素影响，导致含大量电池单体的串联型电池系统的工作特性更加以准确表征，严重制约电池系统的开发与应用。因此，建立准确的串联型电池系统模型以有效预测其工作特性及性能参数，对其设计、控制及工程应用至关重要。

目前，国内外关于电池建模的研究及专利多集中在电池单体方面，关于电池系统建模的文献不多，公开文献(CN105183934A)公开的一种基于参数校正器的串联型电池系统建模方法，其采用的建模方法为：根据已知锂离子电池单体性能参数，利用串联电路工作特性及筛选法，建立一个电池系统均值模型，再利用电池系统端电压测量值与均值模型端电压仿真值的差值及均值模型的荷电状态(State ofCharge,SOC)来设计参数校正器，最后将由参数校正器所得的SOC作为输入，来更新基本模型中各电池单体性能参数与电池系统性能参数的数理关系，建立串联型电池系统模型。该模型考虑了电池系统端电压测量值的反馈作用，在一定程度上提高了电池系统模型精度，但因未考虑各单体电池不一致性对电池系统模型的影响，导致其模型精度有限。

发明内容

本发明解决的问题是在于提供一种串联型锂离子电池系统建模方法，解决串联型电池系统中各电池单体端电压并不一致而导致其电池性能参数(如电压、电流等)及充放电特性难以被准确测量、估算的问题，达到准确预测串联型电池系统的端电压和SOC的目的。

本发明目的是通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种串联型锂离子电池系统，该系统由N个锂离子电池单体经串联而成，其结构图如图1所示。

一种串联型锂离子电池系统建模方法如下：根据已知锂离子电池单体模型(1)，利用串联电路工作特性及筛选法，建立一个电池系统基本模型(2)，再检测各电池单体端电压，分别将各电池单体端电压、电池系统基本模型输出端电压的1/N作为单体SOC校正器的输入，共N个单体SOC校正器，然后N个单体SOC校正器得到N个单体SOC补偿值，由N个单体SOC校正器和加权器构成电池系统SOC校正器(3)，最后由电池系统SOC校正器得到电池系统SOC补偿值，再与电池系统模型输出的SOC叠加，得到校正后的SOC，从而更新电池系统基本模型，即新的串联型锂离子电池系统模型。图2为串联型锂离子电池系统模型结构图。