[發(fā)明專(zhuān)利]一種實(shí)現(xiàn)鋰離子電池等效溫度在線估計(jì)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910029488.3
• 申請(qǐng)日: 2019-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109633454B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋晨路;徐濤;劉涌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/367
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/367
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發(fā)明公開(kāi)一種實(shí)現(xiàn)鋰離子電池等效溫度在線估計(jì)的方法，包括：根據(jù)電池不同真實(shí)溫度下電化學(xué)阻抗譜分析，建立鋰離子電池電荷轉(zhuǎn)移電阻R_{ct_0}與電池真實(shí)溫度T_r關(guān)系模型；在實(shí)際工況條件下，引入SOC修正系數(shù)f_s和電流倍率修正系數(shù)f_i，分別用于修正SOC和電流倍率對(duì)電荷轉(zhuǎn)移電阻的影響，建立適用于工況下的電荷轉(zhuǎn)移電阻R_ct與電池溫度T關(guān)系模型；再將該模型代入電池等效電路模型，以電池溫度T作為狀態(tài)變量，利用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法估算得到電池溫度T，以此作為電池工況下的等效溫度，實(shí)現(xiàn)電池等效溫度的在線估計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池充放電技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種實(shí)現(xiàn)鋰離子電池等效溫度在線估計(jì)的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因其工作電壓高、使用壽命長(zhǎng)、能量密度高、充放電倍率大、自放電電流小、無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)船舶和大型調(diào)頻調(diào)峰儲(chǔ)能電站等動(dòng)力電池應(yīng)用的首選。但溫度極大地影響著鋰離子電池的性能和安全，尤其在低溫條件下，鋰離子電池的阻抗、開(kāi)路電壓、SOC等參數(shù)受溫度影響特別敏感。目前，鋰離子電池的溫度通常以其外殼表面或極柱的溫度來(lái)表示，在充放電過(guò)程中，由于電池內(nèi)阻和電化學(xué)反應(yīng)等的產(chǎn)熱，電池由內(nèi)到外會(huì)呈現(xiàn)出一定的溫度梯度分布，電池表面或極柱的溫度不能代表電池的真實(shí)溫度。在低溫環(huán)境下，差異會(huì)變得更加明顯，這將嚴(yán)重影響鋰離子電池狀態(tài)估算的正確性，導(dǎo)致鋰離子電池性能的正常發(fā)揮，甚至影響鋰離子電池的安全運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有鋰離子電池溫度的估計(jì)方法存在的上述困難，本發(fā)明提出了一種實(shí)現(xiàn)鋰離子電池等效溫度在線估計(jì)的方法，即以在線辨識(shí)所得的鋰離子電池電荷轉(zhuǎn)移電阻R_ct所對(duì)應(yīng)的溫度作為當(dāng)前鋰離子電池的等效溫度，以此作為估算鋰離子電池狀態(tài)的溫度值。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案為：一種實(shí)現(xiàn)鋰離子電池等效溫度在線估計(jì)的方法，該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)電池不同真實(shí)溫度下電化學(xué)阻抗譜分析，建立鋰離子電池電荷轉(zhuǎn)移電阻R_{ct_0}與電池真實(shí)溫度T_r關(guān)系模型，記為R_{ct_0}＝f(T_r)；

2)考慮到鋰離子電池電荷轉(zhuǎn)移電阻R_{ct_0}與電池真實(shí)溫度T_r關(guān)系模型是基于電化學(xué)阻抗譜分析方法，測(cè)試分析過(guò)程中，電池的剩余容量(SOC)基本不變，且測(cè)試電流較小；在實(shí)際工況下，電荷轉(zhuǎn)移電阻R_ct會(huì)隨SOC和充放電電流變化而改變；因此，在實(shí)際工況條件下，對(duì)R_{ct_0}＝f(T_r)進(jìn)行修正，引入SOC修正系數(shù)f_s和電流倍率修正系數(shù)f_i，分別用于修正SOC和電流倍率對(duì)電荷轉(zhuǎn)移電阻的影響，建立適用于工況下的電荷轉(zhuǎn)移電阻R_ct與電池溫度T關(guān)系模型，記為R_ct＝f_s*f_i*f(T)；

3)將電池等效電路模型中的電荷轉(zhuǎn)移電阻用R_ct＝f_s*f_i*f(T)替代，以電池溫度T作為狀態(tài)變量，利用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法估算得到電池溫度T，以此作為電池工況下的等效溫度，實(shí)現(xiàn)電池等效溫度的在線估計(jì)。

進(jìn)一步地，步驟1)中，對(duì)鋰離子電池不同真實(shí)溫度下的電化學(xué)阻抗譜分析前，電池需在測(cè)試溫度下擱置足夠時(shí)間，測(cè)試溫度可視為電池真實(shí)溫度。

進(jìn)一步地，步驟1)中，通過(guò)對(duì)鋰離子電池不同真實(shí)溫度下的電化學(xué)阻抗譜分析，得到電荷轉(zhuǎn)移電阻R_{ct_0}在不同電池真實(shí)溫度的值，再利用阿倫尼烏斯方程對(duì)其擬合，得到R_{ct_0}與電池真實(shí)溫度T_r關(guān)系模型的表達(dá)式：