[发明专利]一种动力电池RC等效模型的辨识方法

说明书

技术领域

本发明属于纯电动汽车电池管理领域，涉及一种动力电池RC等效模型的辨识方法。

背景技术

动力电池作为电动汽车的动力源,是影响电动汽车整车性能的关键因素,它对行驶里程、加速能力、最大爬坡度会产生直接的影响。电池电荷状态(SOC)估计,是电池管理系统研究的核心和难点，动力电池的非线性特性使得许多滤波方法难以得到准确的估计结果，因此，必须建立一个合适的数学模型来表征电池的外特性。电池模型与动力电池的特性一致性越好，那么运用滤波算法对电池的荷电状态进行估计时，就能获得更准确的结果。

最简单的电池模型如图1，是由电池的开路电压U_oc、电池欧姆内阻R₀和电池工作电压U_L组成。其中，R₀可以通过在满充电状态下连接一个负载并测量端电压和端电流得到。由于这种模型非常简单，它没有考虑内阻本质上是随着温度、SOC和电解液的浓度变化而变化的，而且电池内阻在充放电状态下是不同的，没有涉及电池内部的动态性，尤其是没有考虑电解时电池的电极之间化学成份扩散的影响。

发明内容

Thevenin模型—一阶RC模型，能很好地表征电池静态特性及动态特性。图2中的U_oc是电池开路电压，它在同一温度下与SOC有固定的函数关系；R₀是电池欧姆内阻；R_pa是电池极化内阻，它与等效电容C_pa并联构成阻容回路，用于模拟电池在极化的产生和消除过程中所表现出的动态特性。

一阶RC模型能较好地体现电池的动静态特性；在考虑到温度、电流以及充放电过程中内阻差异的情况下，可以较准确地模拟电池的充放电行为；并且其结构相对比较简单，所以它在动力电池的建模中得到了广泛的应用,尤其是用于锂离子电池的研究中。

参数估计是在模型结构已知的情况下，通过采集的数据来确定模型参数的一种数学方法。在实际运行中电池参数会随着温度、SOC等因素发生变化，采用指数拟合、极大似然法、预报误差法等方法辨识参数，得到的参数值来计算SOC可能导致较大的误差。因为电池工作时主要处于放电状态，所以我们主要研究电池放电时的参数辨识和SOC估算，提出了一种动力锂电池RC等效模型的辨识方法。

为了解决现有技术存在的缺点，本发明提出一种基于一阶RC模型的动力电池RC等效模型的辨识方法，包括RC等效模型的辨识方程的确定、辨识数据的采集、电池放电内阻的计算、最小二乘法辨识。

1.RC等效模型的辨识方程的确定；其推导如下：

由图2的一阶等效电路可得等效电路数学表达式：

U·pa=UpaRpaCpa+iLCpa---(1)]]>

U_L＝U_oc-U_pa-i_LR_o    （2）

其中，U_L电池工作电压；U_pa是R_pa上的估计电压；是U_pa对时间的导数；U_oc为电池开路电压；R₀为电池欧姆内阻；R_pa电池极化内阻；C_pa为等效电容；i_L为充放电电流。

进行拉普拉斯变换（laplace）：