[發(fā)明專利]一種基于恒流實驗的電池開路電壓與直流內阻辨識方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710055245.8
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106772098B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 陳英杰;楊耕;耿華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389;G01R31/388
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發(fā)明提出的一種基于恒流實驗的電池開路電壓與直流內阻辨識方法，屬于電池技術領域。該方法先在不同環(huán)境溫度下進行恒流實驗，利用直流內阻模型中各參數(shù)關于工作電流、電池溫度具有連續(xù)單調關系特性，對同一工作電流與SOC、不同電池溫度的端電壓數(shù)據(jù)進行擬合或插值，獲取該工作電流與SOC、指定電池溫度的端電壓數(shù)據(jù)的辨識值；然后使用同一SOC與電池溫度、不同工作電流的端電壓數(shù)據(jù)進行擬合或插值，獲取端電壓與工作電流的關系式，并使用此關系式辨識工作電流為0處的端電壓，再通過加上一個常值修正此端電壓，即得到開路電壓；最后利用得到的端電壓與開路電壓數(shù)據(jù)求取直流內阻。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明的實驗量適當、辨識精度高，更適合于工程應用。

技術領域

本發(fā)明屬于電池技術領域，具體涉及一種基于恒流實驗的電池開路電壓與直流內阻辨識方法。

背景技術

為了保證電池儲能系統(tǒng)的安全、高效運行，電池儲能系統(tǒng)均配備電池管理系統(tǒng)來對電池進行管理。在電池管理系統(tǒng)中，電池模型開發(fā)及其參數(shù)辨識問題是開展其他工作的基礎，具有重要意義。

電池模型有多種形式，其中，等效電路模型由于具有結構簡單、易于理解與在線實現(xiàn)等優(yōu)點，是目前電池管理系統(tǒng)中最常用的模型。在等效電路模型中，直流內阻模型結構最簡單，且應用廣泛。直流內阻模型主要用于描述電池直流工作情況下的特性，由電壓源E與直流內阻R串聯(lián)組成，如圖1所示。其中，電壓源E為電池開路電壓(OCV，Open CircuitVoltage，即電池在達到電化學動力學與熱力學穩(wěn)態(tài)時的端電壓，一般使用長時間靜置(即工作電流I等于0)后的端電壓近似；以下稱為開路電壓E)，開路電壓E由電池溫度T_bat與電池荷電狀態(tài)(SOC,State of Charge)所決定；直流內阻R用來表征電池工作時端電壓U與開路電壓E的差值與工作電流I的關系，由SOC、工作電流I、電池溫度T_bat所決定；端電壓U、開路電壓E、直流內阻R、工作電流I四者的關系以及直流內阻R的定義如式(0-1)所示：

在直流內阻模型中，開路電壓E可以用來表征電池荷電狀態(tài)、壽命特性等關鍵信息；直流內阻R可以用來表征電池功率特性、壽命特性等關鍵信息，因此開路電壓E、直流內阻R的辨識問題一直為研究者所關注。在開路電壓E、直流內阻R辨識問題中，由于確定了一組(SOC,I,T_bat)的數(shù)值，就可以唯一確定開路電壓E、直流內阻R，所以一般將(SOC,I,T_bat)取為工作點。其中，由于開路電壓E不受工作電流I影響，同一SOC與電池溫度T_bat、不同工作電流I的工作點處的開路電壓E相等。開路電壓E、直流內阻R辨識問題即要找到工作點與開路電壓E、直流內阻R具體數(shù)值的對應關系。由于電池往往在一定的環(huán)境溫度范圍內使用一定幅值范圍內電流工作，電池實際運行中的工作點也在一定的取值范圍內，工作點中的各個參數(shù)滿足：SOC∈[SOC_L,SOC_H]、I∈[I_DL,I_DH]∪[I_CL,I_CH](取放電電流幅值為正，充電電流幅值為負)、T_bat∈[T_batL,T_batH]，其中，SOC_L,SOC_H分別代表工作點中電池SOC取值的下界與上界，I_DL、I_DH分別代表工作電流在放電范圍取值的下界與上界，I_CL、I_CH分別代表工作電流在充電范圍取值的下界與上界，T_batL、T_batH分別代表電池溫度取值的下界與上界。用戶一般只關心上述的工作點范圍內的電池特性，將此工作點范圍稱為目標工作點范圍，辨識問題即需要在目標工作點范圍內的不同目標工作點辨識開路電壓E與直流內阻R。