[发明专利]基于电化学模型的动力锂电池状态估计构建系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于电化学模型的动力锂电池状态估计构建系统及方法，包括：构建动力锂电池的电化学模型；将所述电化学模型与动力锂电池的等效电路模型相匹配；将所述等效电路模型经过仿真转换为可执行代码导入电池管理系统进行动力锂电池状态估计。本发明可以准确的表达电池真实运行状态，模型通过数学处理和代码转换可以完全适用于实车应用环境，并且模型不会增加车载电池管理系统额外的计算量，且模型精度高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术、电池模型技术和电动汽车电池管理技术领域，具体地，涉及一种基于电化学模型的适用于车用动力锂电池状态估计构建系统及方法。

背景技术

电动汽车动力电池的研究和开发已成为当下研究热点，而在对电池进行管理的BMS的各项功能中，电池荷电状态(SOC)和电池健康状态(SOH)的精确估计仍是急需解决的关键技术问题。例如专利文献CN104899439B公开的一种锂离子电池机理建模方法，1)建立锂离子电池单粒子模型；2)采用三参数抛物线方法简化锂离子电池单粒子模型中的固相扩散方程；3)采用菌群觅食优化算法辨识锂离子电池单粒子模型中的未知参数；4)拟合锂离子单粒子模型的正极开路电压表达式。而这些精确状态估计，必须建立在一个准确的电池模型之上。以往的研究模型大多数使用电池的经验模型，没有考虑电池内部的电化学反应机理，缺乏理论依据。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于电化学模型的动力锂电池状态估计构建系统及方法。

根据本发明提供的一种基于电化学模型的动力锂电池状态估计构建方法，包括：

电化学模型构建步骤：构建动力锂电池的电化学模型；

等效电路模型构建步骤：将所述电化学模型与动力锂电池的等效电路模型相匹配；

代码生成步骤：将所述等效电路模型经过仿真转换为可执行代码导入电池管理系统进行动力锂电池状态估计。

优选地，所述模型构建步骤通过对动力锂电池内部各部分表达的偏微分控制方程的建模、求解与简化获得。

优选地，所述等效电路模型构建步骤包括：

通过以动力锂电池的电化学参数表达等效电路模型中的各个RC参数，建立传递函数模型与等效电路模型之间的参数传递关系。

优选地，将动力锂电池的内部电化学反应控制方程进行变换求解，建立电池端电压对电压的传递函数；再将电化学模型的传递函数与等效电路模型的传递函数进行对比匹配，获得以电化学机理为基础的等效电路模型。

优选地，所述传递函数模型通过递推最小二乘法估测出等效电路模型中的RC参数，再利用模型之间传递函数式的相似性推算出动力锂电池的参数。

根据本发明提供的一种基于电化学模型的动力锂电池状态估计构建系统，包括：

电化学模型构建模块：构建动力锂电池的电化学模型；

等效电路模型构建模块：将所述电化学模型与动力锂电池的等效电路模型相匹配；

代码生成模块：将所述等效电路模型经过仿真转换为可执行代码导入电池管理系统进行动力锂电池状态估计。

优选地，所述模型构建模块通过对动力锂电池内部各部分表达的偏微分控制方程的建模、求解与简化获得。

优选地，所述等效电路模型构建模块包括：

通过以动力锂电池的电化学参数表达等效电路模型中的各个RC参数，建立传递函数模型与等效电路模型之间的参数传递关系。

优选地，将动力锂电池的内部电化学反应控制方程进行变换求解，建立电池端电压对电压的传递函数；再将电化学模型的传递函数与等效电路模型的传递函数进行对比匹配，获得以电化学机理为基础的等效电路模型。