[发明专利]基于电化学理论和等效电路模型的电池模型及其构建方法

权利要求书

1.一种基于电化学理论和等效电路模型的电池模型构建方法，其特征在于，包括：

采用一阶RC等效电路模型作为电池模型的拓扑；其中，所述一阶RC等效电路模型包括串联连接的受控电压源、第二电阻和由第一电阻和第一电容构成的电阻电容并联网络；所述受控电压源表示由电池SOC决定的开路电压OCV，所述第二电阻表示电池内部的欧姆内阻，所述第一电阻表示电池的极化内阻，所述第一电容表示电池的极化电容；

利用改进、简化后的Nernst方程来描述温度对所述受控电压源的影响，利用改进、简化后的Arrhenius方程来描述温度对所述第二电阻的影响，以及利用改进、简化后的Bulter-Volmer方程来描述温度和倍率对所述极化电阻的影响。

2.根据权利要求1所述的基于电化学理论和等效电路模型的电池模型构建方法，其特征在于，所述改进、简化后的Nernst方程的表达式为：

U_OCV＝k₁T+k₂ (2)

其中，U_OCV表示受控电压源，T表示绝对温度，k₁和k₂表示Nernst方程改进、简化后的系数；

所述改进、简化后的Arrhenius方程的表达式为：

其中，R₀表示所述第二电阻，p₁、p₂和p₃表示Arrhenius方程改进、简化后的系数，T表示绝对温度；

所述改进、简化后的Bulter-Volmer方程的表达式为：

其中，R₁表示所述极化内阻，f₁、f₂、f₃和f₄表示Bulter-Volmer方程改进、简化后的系数，T表示绝对温度，I表示电流。

3.根据权利要求2所述的基于电化学理论和等效电路模型的电池模型构建方法，其特征在于，所述极化内阻和所述极化电容的乘积为预设时间常数。

4.根据权利要求3所述的基于电化学理论和等效电路模型的电池模型构建方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过预设的参数辨识实验分别获取所述受控电压源、所述第二电阻及所述第一电阻在预设典型条件下的取值；

根据所述受控电压源、所述第二电阻及所述第一电阻在预设典型条件下的取值，分别利用最小二乘拟合获取所述Nernst方程改进、简化后的系数，所述Arrhenius方程改进、简化后的系数，以及所述Bulter-Volmer方程改进、简化后的系数。

5.根据权利要求4所述的基于电化学理论和等效电路模型的电池模型构建方法，其特征在于，所述通过预设的参数辨识实验分别获取所述受控电压源、所述第二电阻及所述第一电阻在预设典型条件下的取值，包括：

通过在预设固定倍率、预设SOC间隔以及不同的预设典型温度下进行充放电脉冲测试获取各个典型SOC点的所述受控电压源的取值；

根据式(16)计算各个所述典型SOC点的所述第二电阻的取值：

其中，V₀为脉冲产生前最后一个采样时刻的电池端电压，V₁为脉冲产生后第一个采样时刻的电池端电压，ΔI为脉冲电流的大小；

通过在所述预设典型温度下分别进行多个预设倍率下的恒流充、放电实验，记录各个所述典型SOC点的电池端电压，利用已经获取的对应条件下的所述受控电压源和所述第二电阻，利用式(17)计算各个所述典型SOC点的所述第一电阻的取值：

其中，U_t表示所述电池端电压，I表示电流。