[发明专利]一种融合充电倍率的多因素电池充电内阻建模方法

说明书

本发明公开了一种融合充电倍率的多因素电池充电内阻建模方法。为实现电池充电内阻的多因素预测，提高预测精度，本发明方法主要包括步骤：首先采用最小二乘法的二元多项式建立不同荷电状态及温度下的电池充电内阻模型；然后采用三次样条插值算法融合充电倍率，构建不同充电倍率、荷电状态及温度下的电池充电内阻进行建模；最后采用所建立的多因素动态内阻模型对不同状态下的充电内阻进行估算，实现对电池充电内阻准确预测。本发明具有易于操作，模型预测精度较高等特点，可以应用在电池热管理系统中。

技术领域

本发明属于电池热管理技术领域，更为具体地讲，是涉及一种融合充电倍率的多因素电池充电内阻建模方法。

背景技术

在能源危机问题日益凸显的情况下，锂离子电池作为电动汽车的主要储能装置，已成为电动汽车重要组成部分。然而，在充电过程中，电池会释放出热量，充电内阻是电池在充电工作时产热量大小的关键参数，电池充电内阻准确建模，对电动汽车的安全性和热管理系统具有决策参考意义。

目前，常见的锂离子电池充电内阻获取方法主要分为两种：基于等效电路模型来描述电池特性并获取充电内阻或者基于充电脉冲电流和电压获取充电内阻。

基于等效电路模型来描述电池特性并获取充电内阻的方法通常计算量较大且计算较慢，而且对所使用数据的数量和质量要求很高，在数据量匮乏或数据质量差等情况下估算精度较差，不利于在线实施。基于充电脉冲电流和电压获取充电内阻通过分析温度和SOC对电池充电内阻的影响，并构建充电内阻关于温度和SOC的内阻模型。但只考虑温度和SOC影响的充电内阻得到的预测结果误差较大。综上，目前已有的电池充电内阻预测模型主要存在模型误差较大，以及未整合所有的充电内阻影响因素进行准确的建模。针对此种情况，构建电池充电内阻模型，实现电池充电内阻的准确预测已然成为电池领域研究人员关注的焦点，对电池行业发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有电池充电内阻建模方法的缺陷，提出一种融合充电倍率的多因素电池充电内阻建模方法。通过对不同充电倍率、温度以及SOC下的充电内阻进行测试并对其特性进行分析，最后以上述三个因素为自变量，内阻为因变量，构建多因素动态充电内阻模型，实现对电池充电内阻的高精度预测。

为实现上述目标，本方法所采用的技术方案为：

一种融合充电倍率的多因素电池充电内阻建模方法，至少包括电池多因素动态充电内阻模型构建和Multi-rate HPPC法内阻测试实验测量电池充电内阻两大部分。

所述电池多因素动态充电内阻模型构建至少包括以下步骤：

步骤1：采用Multi-rate HPPC法内阻测试实验获取电池充电过程中的开路电压E、工作电压U和工作电流I的数据，计算电池每个充电时刻的充电内阻R：

步骤2：在不同充电倍率C＝(C₁,C₂,…,C_n)下，分别建立充电内阻R关于T和SOC的函数拟合：采用最小二乘法的二元多项式函数拟合因变量R与自变量T和SOC之间的n(n≥4)阶函数关系：

其中，分别是R在不同充电倍率C₁,C₂,...,C_n下关于温度和SOC的二元多项式拟合函数；a_ij,1,a_ij,2,...,a_ij,n分别是在不同充电倍率下的二元多项式系数；

步骤3：根据步骤2中所获得的二元多项式，提取不同充电倍率下的R关于T和SOC拟合的二元多项式函数系数a_ij,1,a_ij,2,...,a_ij,n，构成二元多项式系数的系数组a_ij，表达如式(3)：