[发明专利]基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法

说明书

本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法。一种基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法，通过建立一种参数可变的电池模型，并使模型可以自动适应电池在不同时期的充放特性，从而最终提高SOC估算的精度。该种基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法包括有构建一阶RC电池等效电路模型、构建可变参数一阶RC模型、计算电池模型参数、拟合OCV（soc）‑SOC的关系曲线、拟合Rt与SOC的关系曲线、计算电池的数学模型以及输出方程等步骤。

技术领域

该发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法。

背景技术

电池剩余电量SOC(State of Charge)，又称电池荷电状态，是用于表示电池当前可供用电设备使用电量多少的重要参数之一，其可为电池能量管理策略提供重要依据。准确估算电池剩余电量可在电池使用时将SOC维持在合理的范围内，防止出现过充或者过放对电池造成损伤，为合理利用电池、延长电池使用寿命、降低电池使用成本提供了重要依据。但研究过程中发明人发现，动力电池荷电状态因受到电池充放电率、温度、自放电率、老化寿命、电池的放电截止电压、内阻等多种因素的影响，很难对其做出准确估算，因此亟需本领域技术人员设计一种更为准确、可靠的电池剩余电量估算方法。

发明内容

本发明提供了一种基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法，该方法通过建立一种参数可变的电池模型，并使模型可以自动适应电池在不同时期的充放特性，从而最终提高SOC估算的精度。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法，包括有如下步骤：

构建一阶RC电池等效电路模型；其中，E(t)表示电池的电动势，R₁表示电池内部的欧姆内阻，R₂代表电池内部的极化内阻，C表示电池内部的极化电容，将极化内阻和极化电容并联来模拟电池内部的动态极化效应；

构建可变参数一阶RC模型；其中，在构建得到一阶RC电池等效电路模型的基础上，将极化电阻、极化电容转换为关于SOC的函数；

对电池进行脉冲放电，分析电池端电压值的变化情况，得到电池模型参数；

待电池达到稳定状态后，测试电池端电压得到电池的OCV(soc)；经过多次脉冲放电，得到电池的OCV(soc)-SOC的关系曲线；利用最小二乘法对电池的OCV(soc)-SOC的关系曲线进行拟合，可得到如下关系式：

OCV_(SOC)＝(3.82×10^-10)SOC⁵-(1.21×10^-7)SOC⁴+(1.51×10^-5)SOC³-(9.3×10^-4)SOC²+0.0293SOC+2.85；

通过对不同SOC下电池电阻的统计，得到Rt与SOC的关系曲线；对Rt与SOC的关系曲线进行拟合，得到Rt与SOC关系式：Rt(soc)＝0.0025SOC-0.8，极化内阻R1(SOC)＝0.0025SOC-0.8-R0；

根据Thevenin模型，得到如下公式：

E(t)＝V(t)+R₁I(t)+U_c(t)；

E(t)＝F[S(t)]；

其中，S(t)表示电池的SOC，电池电动势E(t)是关于电池SOC的函数，将上式整理并求导可得：