[发明专利]一种基于等效电路模型的锂离子电池参数估算方法

权利要求书

1.一种基于等效电路模型的锂离子电池参数估算方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1)建立待测锂离子电池的等效电路模型；

S2)利用待测电池在不同温度不同倍率下的HPPC实验数据，辨识等效电路模型的参数ψ，得到等效电路模型参数ψ的二维查询表ψ(T、SOC)及三维查询表ψ(T、SOC、C_rate)；参数ψ是U_ocv、R₀、R_i、C_i；

S3)利用步骤S1)中等效电路模型的电池电压，根据步骤S2)中等效电路模型参数ψ的查询表，计算不同温度、不同荷电状态下待测电池的所需参数。

2.根据权利要求1所述基于等效电路模型的锂离子电池参数估算方法，其特征在于：所述步骤S1)中，等效电路模型为n阶的R-RC结构，其中，n为RC的阶次，R_i与C_i并联，之后与R₀串联，R₀为欧姆电阻，RC环节中的电阻为极化电阻，并得到电池电压的计算公式：

公式(1)中，充电时I(t)为正值，放电时I(t)为负值；U_ocv为电池的开路电压，I(t)·R₀为电阻R₀的端电压，为R_i与C_i并联部分的端电压，A_i的值由初始时刻即t＝0时电容器C_i所带的电荷决定；

t＝0时，当电容器上所带电荷为0时，即电容器的端电压为0，得到A_i＝I(t)·R_i，将A_i＝I(t)·R_i代入公式(1)中得到公式(2)；

3.根据权利要求1所述基于等效电路模型的锂离子电池参数估算方法，其特征在于：所述步骤S2)中，参数辨识的具体过程如下：

S21)辨识U_ocv的值：从待测锂离子电池HPPC的实验数据中一个倍率下、一个温度下的一个SOC状态下静置阶段的数据中提取开路电压U_ocv，静置结束时刻的电压为此SOC状态下的开路电压U_ocv；

辨识R₀的值：利用待测锂离子电池HPPC的实验数据中一个倍率下、一个温度下的一个SOC状态下放电初始、电压突降阶段的数据，利用式(4)计算R₀；

R₀＝(U_C-U_B)/I (4)

式(4)中，U_B为静置结束时刻B点的电压，U_C为静置结束时刻B点之后第n秒的点C的电压，n一般取5；

辨识R_i及C_i的值：利用待测锂离子电池HPPC的实验数据中一个倍率下的一个温度下的一个SOC状态下放电之后静置回稳阶段的数据采用公式(3)所示的指数函数进行拟合，得到拟合系数A_i、τ_i的值，然后利用式(5)计算得到R_i的值，之后利用R_i、C_i的关系式τ_i＝R_i×C_i计算得到C_i的值；

R_i计算式(5)的具体推导如下：

一个倍率下、一个温度下的一个SOC状态，电池都经过一段静置时间之后开始放电；由于电流I＝0，所以欧姆内阻R₀的端电压I(t)·R₀＝0；静置结束时刻即放电开始时刻电池的端电压U(t)＝U_ocv；因此由式(1)可得R_iC_i并联部分的端电压放电开始时刻t＝0，代入式(6)可推得A_i＝-I(t)·R_i(5)，其中，电流I(t)为已知量，实验时采用的脉冲放电电流值；

S22)重复步骤S21)对不同倍率下、各个温度下、各个SOC(10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％)状态的U_ocv、R₀、R_i、C_i值进行辨识，得到ψ(T、SOC)及ψ(T、SOC、C_rate)。