[發明專利]基于擴展等效電路模型的電池極限充放電電流估計方法

有效

• 申請號: 201611201357.1
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106772081B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 任東生;盧蘭光;馮旭寧;歐陽明高;李建秋;云強;盧艷華
• 申請（專利權）人: 清華大學;寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發明提供一種基于擴展等效電路模型的電池極限充放電電流估計方法，屬于電池管理技術領域。該方法首先建立考慮電流倍率對內阻影響的電池擴展等效電路模型，得到電池電壓的計算公式；然后對待測電池從滿電開始進行實際工況放電測試，放電至空電，采集運行工況數據，包括電池的電流、電壓、荷電狀態和溫度；然后根據采集得到的電流、電壓，在線辨識電池擴展等效電路模型參數；最后根據辨識得到的電池擴展等效電路模型參數，計算不同溫度、不同荷電狀態下電池的極限充放電電流。本發明能夠準確估計電池在不同溫度、不同荷電狀態下的極限充放電電流，有助于實現電池充放電功率的優化管理。

技術領域

本發明涉及一種基于擴展等效電路模型的電池極限充放電電流估計方法，屬于電池管理技術領域。

背景技術

電動汽車在急加速或急剎車回收制動能時，需要電池在短時間內放出或吸收很大的功率，將導致流過電池的電流瞬間增大，有可能引起電池的過充、過放等濫用行為。為了實現電池充放電功率的優化管理，需要準確估計電池的極限充放電電流，以及時對電池的輸出/輸入電流進行限制，防止電池發生過充/過放。

電池的極限充放電電流一般用一段時間內(如10s)電池能放出或充入的最大電流來表示。在該電流下，電池電壓經過一段時間(如10s)恰好到達放電或充電截止電壓。根據電動汽車加速或剎車所需時間，極限充電電流一般指的是10s極限充電電流，而極限放電電流指的是30s極限放電電流。

目前電池極限充放電電流的確定方法主要有兩種。一種是對新鮮電池和老化電池進行不同溫度和不同荷電狀態下的充放電測試，得到電池在不同狀態下的極限充放電電流。這種方法需要的實驗量很大，實施起來需要的測試資源很多。另外，老化電池的極限充放電電流與電池的衰減路徑相關，實驗室測試得到的結果無法反應實際車載條件下的極限充放電電流的變化。另一外一種方法是基于模型的在線估計方法，即基于電池等效電路模型，實時計算電池當前狀態下的最大充放電電流。這種方法實施起來比較簡單，但估計結果的精度受模型的影響很大，而目前的電池等效電路模型均無法準確模擬大電流下電池的性能，因而也無法準確估計電池的極限充放電電流。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于擴展等效電路模型的電池極限充放電電流估計方法，針對已有技術存在的測試量大、計算量大、估計誤差大等問題，以達到準確估計不同溫度、不同荷電狀態下電池極限充放電電流的目的。

本發明提出的基于擴展等效電路模型的電池極限充放電電流估計方法，包括以下步驟：

(1)建立一個考慮電流倍率對內阻影響的電池擴展等效電路模型，得到電池電壓的計算公式：

U_tm＝OCV_m-I_m·R_ohmm-U_RCm

其中，OCV_m為電池的開路電壓，與電池的荷電狀態存在一一對應關系，通過對電池的常規測試獲得，I_m為電池電流，放電為正，充電為負，R_ohmm為電池的歐姆內阻，U_RCm為電池的極化電壓，根據下面的方程迭代求得：

其中R_pm為電池的極化內阻，R_pm＝R_pm,0+k_Rm×ln(|I_m|+1)/|I_m|，表示極化內阻R_pm與ln(|I_m|+1)/|I_m|成線性關系，R_pm,0為電流為0時的極化內阻，k_Rm為極化內阻R_pm隨ln(|I_m|+1)/|I_m|變化的系數，τ_m為電池的極化時間常數，取值范圍為5～30；