[發(fā)明專利]基于可變參數(shù)一階RC模型計算電池剩余電量的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911191147.2
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN112858913B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫偉;張浩;盛擁軍;王亭沂;官振樂;孫東;范路;王宏偉;李建鵬;徐寶聚
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測中心;勝利油田檢測評價研究有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/388;G01R31/389
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢熑喂?37107
• 代理人: 方圓

本發(fā)明屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可變參數(shù)一階RC模型計算電池剩余電量的方法。一種基于可變參數(shù)一階RC模型計算電池剩余電量的方法，通過建立一種參數(shù)可變的電池模型，并使模型可以自動適應電池在不同時期的充放特性，從而最終提高SOC估算的精度。該種基于可變參數(shù)一階RC模型計算電池剩余電量的方法包括有構(gòu)建一階RC電池等效電路模型、構(gòu)建可變參數(shù)一階RC模型、計算電池模型參數(shù)、擬合OCV（soc）?SOC的關(guān)系曲線、擬合Rt與SOC的關(guān)系曲線、計算電池的數(shù)學模型以及輸出方程等步驟。

技術(shù)領(lǐng)域

該發(fā)明屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可變參數(shù)一階RC模型計算電池剩余電量的方法。

背景技術(shù)

電池剩余電量SOC(State?of?Charge)，又稱電池荷電狀態(tài)，是用于表示電池當前可供用電設(shè)備使用電量多少的重要參數(shù)之一，其可為電池能量管理策略提供重要依據(jù)。準確估算電池剩余電量可在電池使用時將SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)過充或者過放對電池造成損傷，為合理利用電池、延長電池使用壽命、降低電池使用成本提供了重要依據(jù)。但研究過程中發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，動力電池荷電狀態(tài)因受到電池充放電率、溫度、自放電率、老化壽命、電池的放電截止電壓、內(nèi)阻等多種因素的影響，很難對其做出準確估算，因此亟需本領(lǐng)域技術(shù)人員設(shè)計一種更為準確、可靠的電池剩余電量估算方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于可變參數(shù)一階RC模型計算電池剩余電量的方法，該方法通過建立一種參數(shù)可變的電池模型，并使模型可以自動適應電池在不同時期的充放特性，從而最終提高SOC估算的精度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

基于可變參數(shù)一階RC模型計算電池剩余電量的方法，包括有如下步驟：

構(gòu)建一階RC電池等效電路模型；其中，E(t)表示電池的電動勢，R₁表示電池內(nèi)部的歐姆內(nèi)阻，R₂代表電池內(nèi)部的極化內(nèi)阻，C表示電池內(nèi)部的極化電容，將極化內(nèi)阻和極化電容并聯(lián)來模擬電池內(nèi)部的動態(tài)極化效應；

構(gòu)建可變參數(shù)一階RC模型；其中，在構(gòu)建得到一階RC電池等效電路模型的基礎(chǔ)上，將極化電阻、極化電容轉(zhuǎn)換為關(guān)于SOC的函數(shù)；

對電池進行脈沖放電，分析電池端電壓值的變化情況，得到電池模型參數(shù)；

待電池達到穩(wěn)定狀態(tài)后，測試電池端電壓得到電池的OCV(soc)；經(jīng)過多次脈沖放電，得到電池的OCV(soc)-SOC的關(guān)系曲線；利用最小二乘法對電池的OCV(soc)-SOC的關(guān)系曲線進行擬合，可得到如下關(guān)系式：

OCV_(SOC)＝(3.82×10^-10)SOC⁵-(1.21×10^-7)SOC⁴+(1.51×10^-5)SOC³-(9.3×10^-4)SOC²+0.0293SOC+2.85；

通過對不同SOC下電池電阻的統(tǒng)計，得到Rt與SOC的關(guān)系曲線；對Rt與SOC的關(guān)系曲線進行擬合，得到Rt與SOC關(guān)系式：Rt(soc)＝0.0025SOC-0.8，極化內(nèi)阻R1(SOC)＝0.0025SOC-0.8-R0；

根據(jù)Thevenin模型，得到如下公式：

E(t)＝V(t)+R₁I(t)+U_c(t)；

E(t)＝F[S(t)]；

其中，S(t)表示電池的SOC，電池電動勢E(t)是關(guān)于電池SOC的函數(shù)，將上式整理并求導可得：