[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于動(dòng)態(tài)多安全約束的電池充放電峰值功率預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011303051.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112485673B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于全慶;黃永和;俄立新;張昕;萬(wàn)長(zhǎng)江;穆浩;李俊夫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）;北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/367
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/367;G01R31/387
• 代理公司: 濟(jì)南佰智蔚然知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37285
• 代理人: 彭賓

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于動(dòng)態(tài)多安全約束的電池充放電峰值功率預(yù)測(cè)方法，該方法采用等效電路模型、熱模型和負(fù)極析鋰模型三種模型，首先基于等效電路模型和熱模型獲得SOC、端電壓、溫度約束下的充放電峰值電流，然后基于負(fù)極析鋰模型獲得析鋰約束下的充電峰值電流，綜合考慮各安全約束推導(dǎo)出電池持續(xù)充放電峰值電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多安全約束下的電池持續(xù)充放電峰值功率預(yù)測(cè)，對(duì)于電池的安全性和耐久性具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源汽車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)安全技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于動(dòng)態(tài)多安全約束的電池充放電峰值功率預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

電動(dòng)汽車(chē)的峰值功率直接影響了加速爬坡性能以及回饋制動(dòng)能量回收能力。峰值功率過(guò)低，電池所提供的能量將無(wú)法滿(mǎn)足需要；峰值功率過(guò)高，則會(huì)對(duì)電池造成不可逆的傷害，縮短電池的使用壽命。鑒于峰值功率的不可直接測(cè)量特性，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)就顯得很尤為必要。

目前，對(duì)動(dòng)力電池峰值功率的預(yù)測(cè)過(guò)程中大多采用將電池的荷電狀態(tài)(State ofcharge,SOC)、端電壓、溫度以及電池設(shè)計(jì)的最大電流作為約束進(jìn)行峰值電流預(yù)測(cè)的手段，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)峰值功率預(yù)測(cè)。然而動(dòng)力電池的性能受環(huán)境溫度的影響顯著，尤其是在低溫下，電池的性能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重退化。在低溫環(huán)境下對(duì)動(dòng)力電池大倍率充電，因電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程速率減慢，會(huì)造成鋰離子在電池負(fù)極來(lái)不及反應(yīng)而析出金屬鋰，鋰金屬的沉積會(huì)進(jìn)一步形成鋰枝晶，鋰枝晶持續(xù)生長(zhǎng)最終會(huì)刺穿隔膜引起電池內(nèi)部短路，進(jìn)而引發(fā)熱失控。由此可見(jiàn)，為了動(dòng)力電池能夠在寬溫度范圍安全可靠的進(jìn)行大倍率充放電，除了考慮常規(guī)的SOC、端電壓、溫度和出廠(chǎng)電流限值約束外，負(fù)極析鋰也是需要考慮的一個(gè)重要因素，然而現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)此方面尚缺乏研究。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，提供一種基于動(dòng)態(tài)多安全約束的電池充放電峰值功率預(yù)測(cè)方法。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種基于動(dòng)態(tài)多安全約束的電池充放電峰值功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1、記錄電池充放電過(guò)程中的電流I、端電壓U_t、電池表面溫度T和外界環(huán)境溫度T_ex；

步驟S2、建立動(dòng)力電池的一階RC等效電路模型；基于外界環(huán)境溫度、開(kāi)路電壓以及荷電狀態(tài)三者間的關(guān)系，擬合建立開(kāi)路OCV-SOC-T_ex三維響應(yīng)面模型；利用所述OCV-SOC-T_ex三維響應(yīng)面模型獲取動(dòng)力電池的等效電路模型和熱模型參數(shù)；建立充電過(guò)程動(dòng)力電池負(fù)極析鋰模型；

步驟S3、以SOC作為約束，計(jì)算出相應(yīng)的持續(xù)充電峰值電流和持續(xù)放電峰值電流

步驟S4、辨識(shí)所述一階RC等效電路模型的模型參數(shù)，以端電壓U_t作為約束，基于所述一階RC等效電路模型計(jì)算出相應(yīng)的持續(xù)充電峰值電流和持續(xù)放電峰值電流

步驟S5、利用所述熱模型，以電池溫度作為約束，計(jì)算出相應(yīng)的持續(xù)充電峰值電流和持續(xù)放電峰值電流

步驟S6、以負(fù)極析鋰條件作為約束，計(jì)算出相應(yīng)的持續(xù)充電峰值電流

步驟S7、基于以上多約束得到的持續(xù)充放電峰值電流及電池出廠(chǎng)電流限值，得到多約束下的電池持續(xù)充電峰值電流和持續(xù)放電峰值電流從而計(jì)算出充放電持續(xù)峰值功率。

進(jìn)一步，步驟S2中，所述一階RC等效電路模型具體采用以下形式：