[发明专利]一种基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能电网及锂离子电池技术领域，特别涉及到一种基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法。

背景技术

近年来随着锂离子电池技术的快速发展，大容量锂离子电池在电网储能上的应用技术逐渐成熟。在智能电网建设与新能源发电并网的推动下，电网电池储能技术受到了广泛的关注。与此同时，为了更安全更经济地利用电池进行电网储能，人们对锂离子电池的工作特性进行了深入的研究。

电池模型是反映电池工作特性的重要工具，电池建模在储能系统研究中主要有三方面的作用：系统仿真分析、状态估计算法研究和电池管理系统（BMS）电路设计。需要针对所研究的内容确定所采用的电池模型的类型。例如，若研究电池系统的动态响应，需要搭建具有动态特性的电池模型，若研究电池系统的极化特性，需要搭建包含极化效应元素的电池模块。在荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）和内阻估计算法中，需要根据电池模型确定算法参数，同时通过模型仿真结果与实验记录数据对比验证算法。在进行电池管理系统电路设计前，往往要先根据电池的特性进行电路仿真，确定电路参数。由于储能系统电路仿真结果的真实性与参考价值取决于模型的精度，精确建模有利于开展电路设计的前期工作，对开发电池管理系统起事半功倍的效果。

在电池应用技术中常采用等效电路模型，包括Rint模型、戴维南模型、PNGV模型、GNL模型及以此衍生的各种新模型。在电动汽车中，因充电时采用专有充电机进行恒流恒压充电而常将充电特性忽略，因此电池模型也只注重反映电池的放电特性。在储能电站中，电池组连接能量转换系统（PCS）进行充电和放电，充放电电流或电压不是恒定的，充电与放电操作可随时切换。而电池在充电与放电过程中，电池内部的化学反应并不相同，外部呈现的电特性也是不一样的。因此，为了准确反映电池的充电与放电特性，建立基于充放电特性解耦的电池模型尤为重要。

发明内容

本发明旨在解决已有的电池模型存在的技术问题，特别是解决模型难以准确描述电池充电与放电两个不同过程特性的缺点，且能够提高模型分析的有效性和模型仿真的准确性。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法，包括以下步骤：

（1）建立大容量储能锂离子电池的改进型二阶戴维南等效电路模型，列写等效电路模型的数学表达式如下：