[发明专利]一种基于电压滞后效应的锂电池建模方法和系统

权利要求书

1.一种基于电压滞后效应的锂电池建模方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤A：对锂电池进行某温度下的恒流恒压充电以获取锂电池容量信息，再进行不同温度、倍率下的脉冲充放电测试实验获取锂电池充放电端电压与锂电池荷电状态之间的函数关系，进而分析确定开路电压中的滞后电压响应；

步骤B：建立锂电池综合模型，所述锂电池综合模型融合了具有由锂电池荷电状态获取的锂电池开路电压的二阶非线性的等效电路模型以及描述动态滞后电压的滞后模型，所述等效电路模型为简化的二阶GNL模型，所述滞后模型是根据Play算子的包络函数的输入输出关系将具有不同阈值和加权值的play算子进行线性加权叠加进而获取；

步骤C：分别对锂电池综合模型中的动态参数进行辨识，包括：对建立的锂电池综合模型进行仿真，利用参数估计算法辨识锂电池综合模型的动态参数，对锂电池综合模型的不同参数利用最小二乘法进行自动优化，并通过信赖域反射算法约束优化，直至仿真输出与步骤A的实验结果匹配；

步骤D：将所获得的动态参数进行仿真验证。

2.根据权利要求1所述的锂电池建模方法，其特征在于，所述步骤A中的恒流恒压充电和脉冲充放电测试实验包括下述步骤：

步骤A1：在某温度下静置3-5小时后，首先采用恒流—恒压的方式将锂电池充满电，继而恒流放电，然后静置3-5小时，重复3次确定锂电池的实际容量；

步骤A2：静置3-5小时；

步骤A3：然后在不同温度、倍率下采用与充电电流相同的电流值进行脉冲放电，每放电至锂电池容量的特定百分比后静置2小时，至截止电压；

步骤A4：最后再采用与步骤A1相同的充电电流进行脉冲充电，每充电至锂电池容量的特定百分比后静置2小时，至截止电流。

3.根据权利要求1或2所述的锂电池建模方法，其特征在于，所述步骤B中的等效电路模型具有开路电压、滞后电压响应 、电化学极化电压以及浓差极化电压。

4.根据权利要求1或2所述的锂电池建模方法，其特征在于，所述步骤D中的将所获得的动态参数进行仿真验证包括：对锂电池进行恒流放电，记录锂电池的端电压数据，然后以同样的电流作为锂电池综合模型的输入，设置仿真时间与实验时间一致，将仿真步长设定为固定步长，并与实验数据采样时间间隔一致，获得锂电池综合模型的电压估计值结果。

5.一种基于电压滞后效应的锂电池建模系统，其特征在于，包括依次连接的实验模块、建模模块、参数辨识模块和参数验证模块，

所述实验模块：对锂电池进行某温度下的恒流恒压充电和不同温度、倍率下的脉冲充放电测试实验，获取锂电池充放电端电压与锂电池荷电状态之间的函数关系，进而分析确定开路电压中的滞后电压响应；

所述建模模块：建立锂电池综合模型，所述锂电池综合模型融合了具有由锂电池荷电状态获取的锂电池开路电压的二阶非线性的等效电路模型以及描述动态滞后电压的滞后模型，所述等效电路模型为简化的二阶GNL模型，所述滞后模型是根据Play算子的包络函数的输入输出关系将具有不同阈值和加权值的play算子进行线性加权叠加进而获取；

所述参数辨识模块：分别对锂电池综合模型中的动态参数进行辨识，包括：对建立的锂电池综合模型进行仿真，利用参数估计算法辨识锂电池综合模型的动态参数，对锂电池综合模型的不同参数利用最小二乘法进行自动优化，并通过信赖域反射算法约束优化，直至仿真输出与实验模块的实验结果匹配；

所述参数验证模块：将所获得的动态参数进行仿真验证。

6.根据权利要求5所述的锂电池建模系统，其特征在于，所述等效电路模型具有开路电压、滞后电压响 应、电化学极化电压以及浓差极化电压。

7.根据权利要求5或6所述的锂电池建模系统，其特征在于，所述参数验证模块是对锂电池进行恒流放电，记录锂电池的端电压数据，然后以同样的电流作为锂电池综合模型的输入，设置仿真时间与实验时间一致，将仿真步长设定为固定步长，并与实验数据采样时间间隔一致，获得锂电池综合模型的电压估计值结果。