[發(fā)明專(zhuān)利]車(chē)用動(dòng)力電池性能狀態(tài)的評(píng)定方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210229069.2
• 申請(qǐng)日: 2012-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102914745A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彥琴;郭凱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/36
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/36
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.車(chē)用動(dòng)力電池性能狀態(tài)的評(píng)定方法，其特征在于：該方法將動(dòng)力電池用等效電路模型代替，該模型由一個(gè)電阻和兩個(gè)R-C模塊組成，其中，R_b為電池的歐姆電阻，表示電池內(nèi)部電解液的電阻；兩個(gè)R-C模塊，表示電池的極化反應(yīng)，R₁和R₂表示電池的極化電阻，C₁和C₂表示電池的極化電容；然后利用脈沖充放電實(shí)驗(yàn)，確定模型中的各參數(shù)的大小；

1）、脈沖充電過(guò)程中模型參數(shù)的確定

動(dòng)力電池對(duì)恒流脈沖充電過(guò)程中一個(gè)循環(huán)的響應(yīng)過(guò)程中U₀表示電池的開(kāi)路電壓；U_b表示電池的端電壓；I_b表示脈沖電流，前面的“-”號(hào)表示充電；U_AB為脈沖電流I_b=0時(shí)電池端電壓的電壓降；

動(dòng)力電池等效電路模型中的開(kāi)路電壓U₀通過(guò)測(cè)量暫態(tài)效應(yīng)完全消失后電池的端電壓U_b得到：

U₀=U_b(t)t→∞???????????????????????（1－1）

當(dāng)充電電流I_b變?yōu)榱愕乃查g，電池的端電壓U_b會(huì)迅速下降一部分U_AB；這是由于充電電流迅速降為零后，模型中兩個(gè)R－C模塊中的電容C₁和C₂繼續(xù)向電阻R₁和R₂供電，而原來(lái)歐姆電阻R_b上的外加電壓卻隨著充電的截止立即消失，從而使電池的測(cè)量端電壓下降；由這部分下降的電壓值U_AB和充電電流I_b計(jì)算出模型參數(shù)R_b：

R_b=U_B/I_b????????????????????????????（1－2）

兩個(gè)R－C模塊的響應(yīng)過(guò)程滿(mǎn)足如下公式：

Ub(t)=U0-R1·Ib·e-t/τ1-R2·Ib·e-t/τ2,t>t0---(1-3)]]>

式中，τ₁、τ₂為極化時(shí)間常數(shù)，數(shù)值上，τ₁=R₁·C₁、τ₂=R₂·C₂；

利用Origin軟件對(duì)動(dòng)力電池脈沖充電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二階指數(shù)衰減擬合，選取擬合公式為：

y=A₁·exp(-x/t₁)+A₂·exp(-x/t₂)+y₀??（1－4）

式中，A₁、A₂為擬合系數(shù)，t₁、t₂為時(shí)間常數(shù)；

得到擬合結(jié)果，擬合參數(shù)列表中的參數(shù)與公式（1—3）中參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

y₀＝U₀????????????????????????????????（1－5）

A₁=R₁(-I_b)；從而R₁=｜A₁/I_b｜??????????（1－6）

A₂＝R₂(-I_b)；從而R₂=｜A₂/I_b｜?????????（1－7）

t₁＝τ₁；又因τ₁＝R₁·C₁，所以C=τ₁/R₁（1－8）

t₂=τ₂；又因τ₂=R₂·C₂，所以C₂＝τ₂/R₂（1－9）

自此，動(dòng)力電池脈沖充電過(guò)程中，等效電路模型中的參數(shù)全部計(jì)算完成；

2）、脈沖放電過(guò)程中模型參數(shù)的確定

脈沖放電過(guò)程中模型參數(shù)的確定方法與脈沖充電過(guò)程類(lèi)似；在此為了區(qū)分充電與放電過(guò)程中的模型參數(shù)值，特設(shè)定放電狀態(tài)下，模型參數(shù)值分別為：R_b'、R₁'、C₁'、R₂'、C₂'，其中，R_b'為電池的歐姆電阻，表示電池內(nèi)部電解液的電阻；兩個(gè)R-C模塊，表示電池的極化反應(yīng)，R₁'和R₂'表示電池的極化電阻，C₁'和C₂'表示電池的極化電容；U₀表示電池的開(kāi)路電壓；U_b表示電池的端電壓；I_b表示脈沖放電電流；U_AB為脈沖電流I_b=0時(shí)電池端電壓的電壓差值；

動(dòng)力電池等效電路模型中的開(kāi)路電壓U₀通過(guò)測(cè)量暫態(tài)效應(yīng)完全消失后電池的端電壓U_b得到：

U₀＝U_b(t)t→∞????????????????????????（1－10）

當(dāng)放電電流I_b變?yōu)榱愕乃查g，電池的端電壓U_b會(huì)迅速上升一部分U_AB；這是由于放電電流迅速降為零后，模型中兩個(gè)R－C模塊中的電容C₁'和C₂'繼續(xù)向電阻R₁'和R₂'供電，而原來(lái)歐姆電阻R_b'上的外加電壓卻隨著放電的截止立即消失，從而使電池的測(cè)量端電壓上升；由這部分上升的電壓值U_AB和放電電流I_b計(jì)算出模型參數(shù)R_b'：

R_b'＝U_AB/I_b???????????????????????????（1－11）

兩個(gè)R－C模塊的響應(yīng)過(guò)程滿(mǎn)足如下公式：

Ub(t)=U0+R1′·Ib·e-t/τ1+R2′·Ib·e-t/τ2,t>t0---(1-12)]]>

式中，τ₁、τ₂為極化時(shí)間常數(shù)，數(shù)值上，τ₁＝R₁'·C₁'、τ₂=R₂'·C₂'；利用Origin軟件對(duì)動(dòng)力電池脈沖放電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二階指數(shù)衰減擬合，選取擬合公式為：

y=A₁·exp(-x/t₁)+A₂·exp(-x/t₂)+y₀?????????????（1－13）

式中，A₁、A₂為擬合系數(shù)，t₁、t₂為時(shí)間常數(shù)；

利用Origin軟件對(duì)動(dòng)力電池脈沖放電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二階指數(shù)衰減擬合，得到擬合結(jié)果，擬合參數(shù)列表中的參數(shù)與公式（1－12）中參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

y₀＝U₀????????????????????????????????????????（1－14）

A₁=R₁'I_b；從而R₁'=｜A₁/I_b｜???????????????????（1－15）

A₂=R₂'I_b；從而R₂'=｜A₂/Ib｜???????????????????（1－16）

t₁=τ₁；又因τ₁＝R₁'C₁'，所以C₁'=τ₁/R₁'??????（1－17）

t₂=τ₂；又因τ₂=R₂'C₂'，所以C₂'＝τ₂/R₂'??????（1－18）

自此，動(dòng)力電池脈沖放電過(guò)程中，等效電路模型中的參數(shù)全部計(jì)算完成；當(dāng)歐姆電阻R_b或R_b'的相對(duì)誤差超過(guò)20%時(shí)，認(rèn)為電池健康狀態(tài)不佳。