[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

说明书

本发明公开了一种基于等效电路模型的锂离子电池参数估算方法，建立待测锂离子电池的等效电路模型‑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‑利用电池电压的计算公式，根据等效电路模型参数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。本发明基于等效电路模型的锂离子电池参数估算方法，不仅缩短测试时间，而且节约实验成本，极大的提高了效率。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种基于等效电路模型的锂离子电池参数估算方法。

背景技术

随着科技的不断发展以及环境和能源危机的不断加重，新能源汽车的应用也越来越广泛。动力电池是新能源汽车中常用的动力来源，是汽车中最重要的部件之一，动力电池性能的好坏直接影响汽车的续航能力和安全性。

电动汽车在急加速或急刹车时，需要电池在短时间内放出或吸收很大的功率，将导致流过电池的电流瞬间增大或减小，有可能引起电池的过充、过放等滥用行为。为了实现电池冲放电功率的优化管理，需要准确估计电池的极限冲放电电流，以及时对电池的冲放电电流进行限制，防止电池发生过充或过放。电池的极限充放电电流一般用一段时间内(如10s)电池能充入或放出的最大电流来表示。

目前电池极限冲放电电流的确定方法主要有两种。一种是实验测试方法，对电池进行不同温度和不同荷电状态下的充放电测试，得到电池在不同状态下的极限充放电电流。这种方法需要的实验量很大，实施起来需要的测试资源很多，此外还受电池一致性的影响。另外一种方法是基于模型的估计方法。如中国发明专利(申请号201611201357.1)提出了一种基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法。此方法的主要思路是比较等效电路模型计算得到的电池电压与截止电压，放电若小于截止电压就减小电流，反之就增大电流；充电则与之相反。此种方法，充电与放电各需要一个模型。此外，电流增大与减小的程度没有具体的控制方法，会影响估计效率。

另外，锂离子电池的DCR是衡量电池性能的一项重要指标，通过DCR还可以计算电池的发热功率。目前DCR测试都是采用实验方法，实验DCR测试，每次调节SOC之后需要搁置1小时以上，测试时间较长。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种既能缩短测试时间又能节约实验成本的基于等效电路模型的锂离子电池参数估算方法。

为实现上述目的，本发明所设计的基于等效电路模型的锂离子电池参数估算方法，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表达式，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。

进一步地，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；