[發明專利]一種基于電芯溫度預測的電池放電荷電狀態精確估計方法

有效

• 申請號: 201711091297.7
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107632272B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 吳曉亮;韓朋朋;張朋翔
• 申請（專利權）人: 中穎電子股份有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 胡林嶺

1.一種基于電芯內部溫度預測的動力電池放電荷電狀態精確估計方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：組織m*n組實驗對備選電芯進行充放電以獲取電芯端電壓、電芯表面溫度和環境溫度、電芯放電電流，其中，m表示m種溫度，n表示n種放電電流；

步驟2：分析總結溫度數據，進行電芯內部溫度預測，以獲取放電終點處電芯內部溫度；

步驟3：計算并獲取每種電芯內部溫度、放電電流對應的滿充時和放空時的放電深度DOD，記錄總放電電量，并計算每種條件下的電芯化學總容量Qmax；

步驟4：將放空時的放電深度DOD或本次Qmax、對應條件下的放電電流I、以及預測得到的放電終點處電芯內部溫度T作圖于三維坐標系，并將坐標點進行曲面擬合或插值操作；其中，在所述三維坐標系中，x軸為本次放電終點處放電電流，y軸為電芯內部溫度，z軸為放空時的放電深度或Qmax；其中，放空時的放電深度DOD稱之為DOD_EOD；

步驟5：在電芯實際應用中，采取如前述步驟1-4預測電芯內部溫度，并預測電芯放電終止處電流，根據曲面方程或插值關系得到當前條件下的放空時的放電深度和電芯化學總容量，并據此修正當前剩余放電電量。

2.根據權利要求1所述的方法，其特性在于，所述預測均基于電芯內部溫度而非電芯表面溫度或環境溫度；且預測過程跳過電芯模型參數直接預測放電終止處的放電深度DOD和本次放電過程的電芯化學總容量Qmax；其中，理想滿充時放電深度為0，理想放空時放電深度為100％。

3.根據權利要求1所述的方法，其特性在于，所述電芯內部溫度預測包括通過獲取電芯所處環境溫度、電芯表面溫度以及電芯表面溫度的變化率三個參數，并根據事先總結的數據模型公式推算得到電芯內部溫度值。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述數據模型公式為通過前期實驗獲得的數據推測的數學模型得到，所述數據模型公式為：

式(1)中，T_air表示當前電芯所處的環境溫度；T_internal表示當前電芯內部溫度；T_surface表示當前電芯表面溫度；α為經驗常數，可根據不同類型電芯進行調整，當前取值16；k表示表面溫升斜率即表面溫度變化率，單位為℃/s。

5.根據權利要求1所述的方法，其特性在于，所述電芯內部溫度預測并非僅僅根據當前表面溫度和表面溫度變化率預測當前電芯內部溫度，而且還根據電芯內部溫度及其內部溫度變化率預測某段時間后的電芯內部溫度。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述電芯內部溫度預測包括：

預測小于t_p時間之內的內部溫度值，超出該時間預測值仍限定為t_p時刻的值；其中，t_p時間可根據不同電芯的不同狀態進行調整，所述預測方法為:

其中，式(2)中，t₀表示當前時刻，t₁表示預測時刻，k_internal表示內部溫度變化率，表示當前時刻t₀的電芯內部溫度；表示預測時刻t₁的電芯內部溫度。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述溫升斜率k可替換為溫度對放電電量的溫度變化率，即k單位為℃/mAh，然后用剩余放電電量RC乘以k加上當前溫度值即可預測放電終點處的溫度。

8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述跳過電芯模型參數直接預測放電終止處放電深度DOD和本次放電過程的電芯化學總容量Qmax指的是在本次放電過程中，不考慮電芯模型或模型參數變化，僅考慮放電終點處DOD的不同，放電終止處放電深度DOD和本次放電過程的電芯化學總容量Qmax的預測依據事先獲取的三維狀態表或曲面方程計算得到。