[發明專利]一種鋰離子電池等效內阻的實時估算方法

有效

• 申請號: 201910434491.3
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110031772B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 譚曉軍;仇鑒之;李康靖;范玉千
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01R31/388
• 分類號: G01R31/388;G01R31/389
• 代理公司: 江門創穎專利事務所(普通合伙) 44222
• 代理人: 郭松敬

本發明公開了一種鋰離子電池等效內阻的實時估算方法，其通過在線監測電池的環境溫度、放電電流和放電時長，計算電池的荷電狀態，然后根據監測值選擇相應的修正系數，根據荷電狀態確定電池的先導內阻，最后對電池的實時等效內阻進行估算。

技術領域

本申請涉及電動汽車電池熱管理領域，特別是一種鋰離子電池等效內阻的實時估算方法。

背景技術

動力電池包是電動汽車的主要儲能部件。鋰離子電池以其高能量密度、無記憶效應、長循環壽命等優點被廣泛應用于眾多電動乘用車的動力電池包當中。

鋰離子電池等效內阻（EIR，Equivalent Internal Resistance）是計算電池生熱率所需要參考的重要指標。

目前，鋰離子電池等效內阻主要是根據離線狀態下對電池進行恒電流間歇放電法測量得到。同時，大量實驗數據證明，在鋰離子電池放電的過程中，其等效內阻受環境溫度、放電倍率、放電時長、電池的荷電狀態（SoC，State of Charge）影響并時刻改變。而且，電動汽車工作狀態復雜多變，在此過程中，車載鋰離子電池包的輸出功率時刻變化，從而導致電池生熱率也在實時變化。為了計算鋰離子電池的實時生熱率，以便電池管理系統及時做出決策，離線測試電池等效內阻的方法就不再適用。

發明內容

針對離線測試電池等效內阻在計算電池實時生熱率時存在的不便，本發明提供了一種鋰離子電池等效內阻的實時估算方法。通過在線監測電池的環境溫度、放電電流和放電時長，計算電池的荷電狀態，然后根據監測值選擇相應的修正系數，根據荷電狀態確定電池的先導內阻，最后對電池的實時等效內阻進行估算。

本發明是這樣來實現上述目的的：

一種鋰離子電池等效內阻的實時估算方法，包括以下步驟：

a. 抽取一定數量的鋰離子電池作為樣本，以恒電流放電法測試樣本電池的可用容量C，以測試數據作為數據基礎，用式(1)對電池可用容量和電池溫度T進行擬合：

(1)

其中，y₀、A和k是一階衰減方程的三個擬合參數。

其中，所述步驟a中對樣本鋰離子電池進行的恒電流放電測試實驗的具體步驟如下：

a1. 對樣本鋰離子電池進行預處理操作，設置溫箱溫度為40℃，電池的溫度和環境溫度保持一致。對樣本電池進行共計6次的滿充滿放循環（一次電池滿充和一次電池滿放視為一次循環），目的是獲得穩定的電池容量。

a2. 將電池滿充，設置放電截止電壓，令電池以一定的倍率進行恒流放電，當電壓低于放電截止電壓時停止放電，總的放電容量視作電池的可用容量C。

a3. 在測試之前，為了使電池溫度與環境溫度保持一致，將電池在溫箱中靜置10分鐘。

a4.從-20℃到50℃，每間隔10℃設定1個溫度變量進行測試。

a5. 每項測試重復執行三次，將三次測試得到的電池可用容量的平均值做為測試的最終結果。

b. 讀取放電過程中電池的溫度值T(t)和電流值I(t)，根據式(1)計算放電過程各個時刻的可用容量C(t)，讀取放電前的荷電狀態SoC(t₀)，利用電荷累積法計算當前時刻電池的荷電狀態SoC(t)：

(2)

c. 建立鋰離子電池的參數數據庫，包括先導內阻及修正系數。