專利名稱：一種動力鋰電池二階rc等效模型的辨識方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動汽車電池管理領(lǐng)域，涉及一種動力鋰電池二階RC等效模型的辨識方法。
背景技術(shù)：
隨著能源和環(huán)保問題的日益突出，電動汽車以其零排放、低噪聲等優(yōu)點而受到世界各國的高度重視，作為發(fā)展電動車的關(guān)鍵技術(shù)之一的電池管理系統(tǒng)，是電動汽車商品化、實用化的關(guān)鍵，而準(zhǔn)確估計電池的荷電狀態(tài)SOC(State of Charge)是動力鋰電池管理系統(tǒng)良好運行的前提和關(guān)鍵。動力鋰電池的非線性特性使得許多濾波方法難以得到科學(xué)準(zhǔn)確的估計結(jié)果，因此，必須建立一個合適的數(shù)學(xué)模型來表征電池的外特性。最簡單的電池模型如

圖1，是由電池的開路電壓U。。、電池歐姆內(nèi)阻R0和電池工作電壓隊組成。其中，Rtl可以通過在滿充電狀態(tài)下連接一個負(fù)載并測量端電壓和端電流得到。由于這種模型非常簡單，它沒有考慮內(nèi)阻本質(zhì)上是隨著溫度、SOC和電解液的濃度變化而變化的，而且電池內(nèi)阻在充放電狀態(tài)下是不同的，沒有涉及電池內(nèi)部的動態(tài)性，尤其是沒有考慮電解時電池的電極之間化學(xué)成份擴散的影響。

Thevenin模型-一階RC模型，能很好地表征電池靜態(tài)特性及動態(tài)特性。圖2中的U。。是電池開路電壓，它在同一溫度下與SOC有固定的函數(shù)關(guān)系^是電池歐姆內(nèi)阻；Rpa是電池極化內(nèi)阻，它與等效電容Cpa并聯(lián)構(gòu)成阻容回路，用于模擬電池在極化的產(chǎn)生和消除過程中所表現(xiàn)出的動態(tài)特性。一階RC模型能較好地體現(xiàn)電池的動靜態(tài)特性；在考慮到溫度、電流以及充放電過程中內(nèi)阻差異的情況下，可以比較準(zhǔn)確地模擬電池的充放電行為，但是其結(jié)構(gòu)相對比較簡單。

發(fā)明內(nèi)容
雖然一階RC模型已經(jīng)能較好的體現(xiàn)電池的動靜態(tài)特性，但是由于它只是一個結(jié)構(gòu)較為簡單的一階系統(tǒng)，而電池本身卻是一個非常復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，所以要想對電池的特性進(jìn)行更為準(zhǔn)確的模擬，必須提高電池模型的階數(shù)。所以，我們提出了二階RC模型-一個電阻和兩個RC網(wǎng)絡(luò)。圖3中的U。。是電池開路電壓，它在同一溫度下與SOC有固定的函數(shù)關(guān)系凡是電池歐姆內(nèi)阻；Rpa、Cpa用于模擬電池動態(tài)特性中表現(xiàn)出的短時間常數(shù)，即放電電壓快速上升的過程；RP。、Cpc用于模擬電池動態(tài)特性中表現(xiàn)出的長時間常數(shù)，即放電電壓緩慢穩(wěn)定的過程；Rpa、Rpc之和視為電池的極化內(nèi)阻。二階RC模型能夠較好地體現(xiàn)電池的動靜態(tài)特性，同時模型階數(shù)不高，減少了處理器的運算，易于工程實現(xiàn)。在實際運行中電池參數(shù)會隨著溫度、SOC等因素發(fā)生變化，采用指數(shù)擬合、極大似然法、預(yù)報誤差法等方法辨識參數(shù)，得到的參數(shù)值來計算SOC可能導(dǎo)致較大的誤差。因為電池工作時主要處于放電狀態(tài)，所以我們主要研究電池放電時的參數(shù)辨識和SOC估算，提出了一種動力鋰電池二階RC等效模型的辨識方法。為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明提出一種基于二階RC模型的動力鋰電池RC等效模型的辨識方法，包括二階RC等效模型的辨識方程的確定、辨識數(shù)據(jù)的采集、電池歐姆內(nèi)阻的計算、最小二乘法辨識。1.二階RC等效模型的辨識方程的確定；其推導(dǎo)如下:由圖3的二階等效電路可得等效電路數(shù)學(xué)表達(dá)式:
權(quán)利要求
1.一種動力鋰電池二階Re等效模型的辨識方法，其特征是，包括二階RC等效模型的辨識方程的確定、辨識數(shù)據(jù)的采集、電池歐姆內(nèi)阻的計算、最小二乘法辨識的步驟； 所述二階RC等效模型的辨識方程為:
2.如權(quán)利要求1所述的動力鋰電池二階RC等效模型的辨識方法，其特征是，所述開路電壓U。。的獲取:首先充滿電池，達(dá)到最高截止電壓，接著以0.5Α的電流放電，在放電電壓達(dá)到最低截止電壓時停止，記錄放電數(shù)據(jù)Udisdmge ;然后以0.5Α的電流充電，在充電電壓達(dá)到最高截止電壓時停止，記錄放電數(shù)據(jù)Udmge ;開路電壓U。。= (Ucharge+Udischarge)/20
3.如權(quán)利要求1所述的動力鋰電池二階RC等效模型的辨識方法，其特征是，所述電池歐姆內(nèi)阻的計算， 通過放電實驗，得到實時放電曲線，取SOC為0.8時的放電曲線分析，根據(jù)歐姆定律得 電池的歐姆內(nèi)阻R0, AU = |U1-U0|,
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于二階RC模型的動力鋰電池RC等效模型的辨識方法，包括二階RC等效模型的辨識方程的確定、辨識數(shù)據(jù)的采集、電池歐姆內(nèi)阻的計算、最小二乘法辨識。本發(fā)明能較好地體現(xiàn)電池的動靜態(tài)特性；一方面，本發(fā)明的模型有較高的精度表征電量參數(shù)，在考慮到溫度、電流以及充放電過程中內(nèi)阻差異的情況下，可以較科學(xué)準(zhǔn)確地模擬電池充放電的動態(tài)行為；另一方面，該模型的階數(shù)為二階，不需要太復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，便于進(jìn)行計算機處理。因此，應(yīng)用二階RC等效模型的辨識方法建立數(shù)學(xué)模型，可以更科學(xué)準(zhǔn)確地估計電池的SOC，在動力鋰電池的研究應(yīng)用中能更廣泛的應(yīng)用。
文檔編號G01R31/36GK103197251SQ20131006173
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者侯恩廣, 喬昕, 李小偉, 劉廣敏, 李楊, 崔立志, 賀冬梅 申請人:山東省科學(xué)院自動化研究所