[发明专利]一种锂离子电池建模仿真及状态诊断方法及其应用

说明书

一种锂离子电池建模仿真及状态诊断方法及其应用，属于锂离子电池状态分析技术领域。可解决现有锂离子电池建模仿真及状态诊断方法复杂性高、计算量大等问题。所述方法为：获取锂离子电池以恒定工作制度充放电的放电电压V、放电容量数据Q；选取某一电压值处的数据作为计算基准；再选取某几个电压值处的数据作为计算点；获取新格式的锂离子电池数据；提出锂离子电池仿真模型的表达式；获得当锂离子电池的放电电压差为ΔV_i＝V_b‑V_{lower cut‑off}时的放电容量差；获得电池在老化之后和老化之前的和提出锂离子电池状态诊断的表达式。本发明的方法具有模型简单、参数易获取、仿真效率高、普适通用、可实现在线应用的特性，易于嵌入电池管理系统实现锂离子电池的仿真及状态诊断。

技术领域

本发明属于锂离子电池状态分析技术领域，具体涉及一种锂离子电池建模仿真及状态诊断方法及其应用。

背景技术

锂离子电池具备功率及能量密度高、自放电率低、循环性能好等优点，被广泛用作各种设施设备的储能装置。但随着长期的应用或存储，锂离子电池的性能会逐渐发生衰减，导致其安全性和可靠性逐渐降低，直至无法满足设备的运行需求而失效。因此，建立合理的锂离子电池模型仿真技术，实现锂离子电池状态的及时诊断，对锂离子电池的安全高效运行具有重大意义。

目前，锂离子电池仿真模型主要有两大类：等效电路模型和电化学机理模型。为了提高模型的仿真精度、状态诊断的可靠性或提高仿真模型在状态诊断中的实用性，现有的研究主要采用三种技术方案以改进锂离子电池的建模仿真及状态诊断技术：一是开发精度更高、适用性更广的新的锂离子电池仿真模型，从而提高锂离子电池状态诊断的精度和可靠性；二是在保证仿真精度满足要求的前提下，从仿真模型自身的结构出发，开发更先进的简化算法，降低仿真模型的复杂度；三是将已有的模型与先进的参数辨识算法相结合，提高仿真效率和状态诊断的精度。但现有的研究成果仍然存在一定的局限性，主要表现为：等效电路模型的通用性较差，仿真精度较低；电化学机理模型的结构依旧过于复杂，参数过多，计算量过大，仿真耗时长。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有锂离子电池建模仿真及状态诊断方法复杂性高、计算量大、耗时长、精度低的问题，提供一种锂离子电池建模仿真及状态诊断方法及其应用，该方法中使用了一种新的数据简化处理方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种锂离子电池建模仿真及状态诊断方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：获取锂离子电池以恒定的工作制度充放电时的放电电压V、放电容量数据Q；所述的工作制度包括充放电电流、充放电截止电压和温度；

步骤二：在步骤一获取的数据中，随机选取某一电压值处的数据作为计算的基准，某一电压值处的数据包括放电电压V_b、放电容量数据Q_b；

步骤三：在步骤一获取的数据中，随机选取某几个电压值处的数据作为计算的点，某几个电压值处的数据包括放电电压V_i(i＝1,2,3，···)、放电容量数据Q_i(i＝1,2,3，···)；

步骤四：根据步骤一、二和三获取新格式的锂离子电池数据，即放电容量差ΔQ_i和放电电压差ΔV_i的数据对，i＝1,2,3，···：

其中，ΔQ_i为锂离子电池的放电容量差，ΔV_i为锂离子电池的放电电压差；

步骤五：提出新的锂离子电池仿真模型的表达式：