[發明專利]一種鋰離子電池組均衡控制方法

有效

• 申請號: 201610153222.6
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105811500B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 呂超;劉璇;賴慶智;王立欣
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳昕

1.一種鋰離子電池組均衡控制方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：對鋰離子電池建立單粒子模型；

步驟二：對待均衡控制的電池組中的單體電池施加不同的激勵，獲取電池的機理參數；

步驟三：檢測電池組中各單體電池的狀態數據，根據建立的單粒子模型，利用獲取的電池機理參數及所述狀態數據，計算得到各單體電池的SOC值；

步驟四：根據充電均衡或放電均衡的需求，利用得到各單體電池的SOC值，獲得均衡電流和均衡時間；

步驟五：根據獲得的均衡電流和均衡時間，利用均衡能量轉移電路對電池組內單體電池進行能量均衡控制；

其特征在于，所述步驟一中，單粒子模型包括：

單體電池的開路電勢E_ocv滿足：

E_ocv＝U_p(y_avg)-U_n(x_avg) (1)

其中，U_p和U_n分別為正、負極開路電勢曲線函數，y_avg和x_avg分別表示正、負極活性顆粒內部平均鋰離子濃度，為：

y_avg＝y₀+It/Q_p(2)

x_avg＝(1-y_ofs-y_avg)Q_p/Q_n (3)

其中，Q_p和Q_n分別為正極容量和負極容量，I為負載電流，規定放電為正，t為時間，y₀為電池正極初始嵌鋰濃度分數，y_ofs為正負極配比偏移；

正極活性顆粒表面鋰離子濃度y_surf和負極活性顆粒表面鋰離子濃度x_surf分別為：

y_surf＝y_avg+△y(4)

x_surf＝x_avg-△x(5)

△y和△x分別表示正、負極的嵌鋰率的變化量，△y和△x的迭代計算形式如下：

Δy′(tk+1)=Δy′(tk)+1τps(127τpsQpI(tk)-Δy′(tk))(tk+1-tk)---(6)]]>

Δx′(tk+1)=Δx′(tk)+1τns(127τnsQnI(tk)-Δx′(tk))(tk+1-tk)---(7)]]>

其中，正極固相擴散時間常數負極固相擴散時間常數t_k表示當前迭代的時間，t_k+1為下一次迭代的時間；

濃差極化過電勢η_{con-polarization}為：

ηcon-polarization=0.03273ln(c0+Δcc0-Δc)---(8)]]>

其中，c₀為電解液鋰離子濃度初值，△c為液相鋰離子濃度的變化量，△c的迭代計算形式如下：

Δc(tk+1)=Δc(tk)+1τe(PconI(tk)-Δc(tk))(tk+1-tk)---(9)]]>

其中，P_con是正負極融合后的液相擴散比例系數，τ_e是正負極融合后的液相擴散時間常數，I(t_k)表示與t_k時刻相對應的負載電流；

反應極化過電勢η_{act-polarization}為：

ηact-polarization=0.05138141(ln(mn2+1+mn)+ln(mP2+1+mP))---(10)]]>

mp=16Qpc00.51(1-ysurf)0.5(ysurf)0.5PactI---(11)]]>

mn=16Qnc00.51(1-xsurf)0.5(xsurf)0.5PactI---(12)]]>

其中，P_act為反應極化系數；

歐姆極化過電勢η_{ohm-polarization}為：

η_{ohm-polarization}＝R_ohmI(13)

其中，R_ohm為等效的電池的歐姆內阻；

端電壓U_app為：

U_app＝E_ocv-η_{con-polarization}-η_{act-polarization}-η_{ohm-polarization}(14)。