[发明专利]一种基于误差补偿的多因素动态内阻模型估算锂离子电池内阻方法

说明书

本发明公开了一种基于误差补偿的多因素动态内阻模型估算锂离子电池内阻方法。为实现电池放电内阻的多因素预测，提高预测精度，本发明方法主要包括步骤：首先采用最小二乘法的二元多项式建立不同荷电状态及温度下的电池放电内阻模型；然后采用三次样条插值算法融合放电倍率，构建不同放电倍率、荷电状态及温度下的电池放电内阻进行建模；其次；采用所建立的多因素动态内阻模型对不同状态下的充电内阻进行估算；最后，拟合不同放电倍率区间内的放电内阻估算误差的二元三次样条插值函数，构建具有误差补偿策略的多因素动态放电内阻模型，实现对电池放电内阻准确预测。本发明具有易于操作，模型预测精度较高等特点，可以应用在电池热管理系统中。

技术领域

本发明属于电池热管理技术领域，更为具体地讲，是涉及一种基于误差补偿的多因素动态内阻模型估算锂离子电池内阻方法。

背景技术

在能源危机问题日益凸显的情况下，锂离子电池具有比能量高、功率大、寿命长、自放电率低、环境友好等特点，已成为电动汽车的首选动力电池。然而，锂离子电池的安全性是电动汽车发展中最重要的问题之一。锂离子电池在大电流放电条件下工作或长时间工作时，会出现过热现象，锂离子电池的热量主要来自于放电内阻产生的不可逆热量。因此，放电内阻是电池在放电工作时产热量大小的关键参数，电池放电内阻准确建模对电池的热分析和热管理系统的设计具有重大参考意义。

目前，常见的锂离子电池放电内阻建模方法主要分为两种：基于温度、SOC和放电倍率这三个影响因素的其中之一建立单一影响因素的放电内阻模型或者基于温度、SOC和放电倍率这三个影响因素的其中两个建立双影响因素的放电内阻模型。

单一影响因素的放电内阻模型和双影响因素的放电内阻模型的建模方法通常只构建放电内阻关于温度和SOC的放电内阻模型。但在电池的实际放电过程中，放电倍率也是放电内阻的重要影响因素，只考虑温度和SOC影响的放电内阻得到的预测结果误差较大。综上，目前已有的电池放电内阻预测模型主要存在模型误差较大，以及未整合所有的放电内阻影响因素进行准确的建模。针对此种情况，构建电池放电内阻模型，实现电池放电内阻的准确预测已然成为电池领域研究人员关注的焦点，对电池行业发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有电池放电内阻建模方法的缺陷，提出一种基于误差补偿的多因素动态内阻模型估算锂离子电池内阻方法。通过对不同放电倍率、温度以及SOC下的放电内阻进行测试并对其特性进行分析，最后以上述三个因素为自变量，内阻为因变量，构建多因素动态放电内阻模型，实现对电池放电内阻的高精度预测。

为实现上述目标，本方法所采用的技术方案为：

一种基于误差补偿的多因素动态内阻模型估算锂离子电池内阻方法，至少包括基于误差补偿的多因素动态内阻模型估算和Multi-rate HPPC法内阻测试实验测量电池放电内阻两大部分。

所述基于误差补偿的多因素动态内阻模型估算至少包括以下步骤：

步骤1：采用Multi-rate HPPC法内阻测试实验获取电池放电过程中的开路电压E、工作电压U和工作电流I的数据，计算电池每个放电时刻的放电内阻R：

步骤2：在不同放电倍率C＝(C₁,C₂,…,C_n)下，分别建立放电内阻R关于T和SOC的函数拟合：采用最小二乘法的二元多项式函数拟合因变量R与自变量T和SOC之间的n(n≥4)阶函数关系：

其中，分别是R在不同放电倍率C₁,C₂,...,C_n下关于温度和SOC的二元多项式拟合函数；a_ij,1,a_ij,2,...,a_ij,n分别是在不同放电倍率下的二元多项式系数；