[发明专利]一种锂离子电池组复合电化学极化模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池组复合电化学极化模型的构建方法，包括：S1，建立锂离子电池组的等效电路模型；S2，基于基尔霍夫电路定律，构建所述等效电路模型的状态空间方程式；S3，根据所述等效电路模型的状态空间方程式，计算锂离子电池组在k时刻的闭路电压U_L(k)的离散式子；S4，采用最小二乘法求解锂离子电池组在k时刻的闭路电压U_L(k)的离散式子中需要辨识的参数。本发明通过综合考虑表征准确度和计算复杂度，结合不同等效电路模型的优点，实现了锂离子电池组工作状态的准确描述。

技术领域

本发明涉及锂离子电池组的电荷状态估算技术领域，尤其是一种锂离子电池组复合电化学极化模型的构建方法。

背景技术

动力电池系统是中最重要的组成部分之一，对整机性能及安全性影响很大，锂离子电池凭借优异的性能，成为当前应用最为广泛的机用动力电池；对于锂离子电池来说，不仅需要继续寻找性能优良的电芯材料，还需要电池管理系统(Battery ManagementSystem,BMS)对其进行管理，以预防某些极限工况下锂离子电池自燃、自爆等危险情况的发生；电池的荷电状态(State of Charge,SOC)估算是BMS的基础，其估计精度是判断电池管理系统优劣的重要依据，精确的SOC估算有利于电池的充分、合理使用，延长电池的寿命，并提高电池的安全性；精确的锂离子电池模型是提高SOC估算精度的前提，因此，电池模型的准确建立是电池管理系统的关键；电池是一个非线性系统，常用的电池模型可以分为电化学模型和等效电路模型两种，电化学模型根据电化学反应机理进行建模，通过数学关系描述电池内部作用通过纯数学描述电池的内部作用来充分描述电池的特性，但传统的纯电化学模型很难模拟电池的动态性能；等效电路模型根据电池的动态特性和工作原理，利用电阻、电容和电压源组成电路网络，建立等效电路模型；然而，对于大多数等效电路模型,开路电压(OCV)是直接测定或在实验中测定估计的几个指定的SOC值，故在等效电路模型中，单纯的将OCV作为SOC的函数不仅费时费力，甚至容易出错；更糟的是，OCV在多个SOC上的离散表示对于卡尔曼滤波或基于卡尔曼滤波的SOC估计技术来说并不直观。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的锂离子电池模型因精度不够而导致SOC值不能精确估算的问题，提供一种锂离子电池组复合电化学极化模型的构建方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种锂离子电池组复合电化学极化模型的构建方法，包括：

S1，建立锂离子电池组的等效电路模型；

S2，基于基尔霍夫电路定律，构建所述等效电路模型的状态空间方程式；

S3，根据所述等效电路模型的状态空间方程式，计算锂离子电池组在k时刻的闭路电压U_L(k)的离散式子；

S4，采用最小二乘法求解锂离子电池组在k时刻的闭路电压U_L(k)的离散式子中需要辨识的参数，利用求解得到的需要辨识的参数计算所述等效电路模型的状态空间方程式中的参数，得到锂离子电池组复合电化学极化模型。

进一步的，所述等效电路模型的组成为：极化电阻R_P和极化电容C_P构成一阶RC电路；充电内阻R_c和放电内阻R_d分别反向串联二极管D_c和二极管D_d后并联，再依次串联一阶RC电路、欧姆内阻Ro和锂离子电池组的开路电压U_OC；该等效电路模型的闭路电压为U_L。

进一步的，所述S2，基于基尔霍夫电路定律，构建所述等效电路模型的状态空间方程式为：