[发明专利]一种基于参数校正器的串联型电池系统建模方法

说明书

本发明公布了一种基于参数校正器的串联型电池系统建模方法，该串联型电池系统是由N个电池单体通过串联而成。所述方法如下：根据已知锂离子电池单体性能参数，利用串联电路工作特性及筛选法，建立一个电池系统均值模型，再利用电池系统端电压测量值与均值模型端电压仿真值的差值及均值模型的荷电状态SOC来设计参数校正器，最后将由参数校正器所得的SOC作为输入，来更新参数均值模型中各电池单体性能参数与电池系统性能参数的数理关系，建立串联型电池系统模型。本发明所建立的串联型电池系统模型能更有效地模拟串联型电池系统的充放电工作特性，所发明的建模方法既可适用于电池单体串联成组方式，也适用电池模块串联成组方式。

技术领域

本发明属于智能电网中MW级电池储能系统设计与控制技术领域，涉及一种基于参数校正器的串联型电池系统建模方法。

背景技术

锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、低自放电、无记忆效应等特点，已越来越广泛地应用于新能源、交通、航天等领域。同时，由于锂离子电池单体的额定容量、额定电压等相对较小，常将多个电池单体经串联构成电池系统，即串联型电池系统，可实现电池系统容量及电压等级的扩大。然而由于电池单体存在不一致性，且锂离子电池的性能参数(如电池端电压、内阻、容量等)易受充放电倍率、温度等因素影响，导致含大量电池单体的串联型电池系统的工作特性更加以准确表征，严重制约电池系统的开发与应用。因此，建立准确的串联型电池系统模型以有效预测其工作特性及性能参数，对其设计、控制及工程应用至关重要。

目前，国内外关于电池建模的研究及专利多集中在电池单体方面，其主要建模方法包括电化学模型、分析模型及等效电路模型等，其中等效电路模型因直观、简单、物理意义明确等优点而被广泛应用于电气工程领域。关于串联型电池系统建模的研究及专利相对较少， 多采用定参数简化模型来建模，因未考虑电池不一致性对电池系统性能参数的影响，导致其模型精度有限。

发明内容

本发明解决的问题是在于提供一种基于参数校正器的串联型电池系统建模方法，解决串联型电池系统中各电池单体性能参数并不一致而导致其电池性能参数(如电压、电流等)及充放电特性难以被准确测量、估算的问题，达到准确预测串联型电池系统的充放电工作特性的目的。

本发明目的是通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种串联型电池系统，该系统由N个电池单体经串联而成。

一种基于参数校正器的串联型电池系统建模方法如下：根据已知锂离子电池单体性能参数，利用串联电路工作特性及筛选法确定参数均值模型，然后将参数均值模型所得参数作为电池模型的输入，再利用基尔霍夫定律KVC建立电池模型。将电池系统端电压测量值U*与均值模型端电压仿真值U_S的差值及均值模型的荷电状态SOC_I作为输入，设计一个参数校正器。最后将由参数校正器所得的SOC_b作为输入，来更新参数均值模型中各电池单体性能参数与电池系统性能参数的数理关系，再经电池模型，从而建立串联型电池系统模型。

所建立串联型电池系统参数均值模型为二阶等效电路模型。由基尔霍夫定律KVC得电池模型表达式为：U(t)＝U_b0[SOC(t)]-I_b(t)Z_b(t)。利用串联电路工作特性及筛选法确定各电池单体性能参数与电池系统性能参数的参数均值模型确定如下：参数均值模型中电池系统的开路端电压计算如下： 其中，U_0i(SOC)表示第i个电池单体开路端电压；参数均值模型中电池系统的阻抗计算如下：