[发明专利]一种基于复合式工况的锂电池参数辨识方法

摘要

一种基于复合式工况的锂电池参数辨识方法，属于电池管理技术领域。复合式工况由N组循环组成，每组循环包括一个快速变化的充放电阶段，一个恒流放电阶段，一个静置阶段。在任意循环的静置阶段，根据电池端电压与时间关系可以估算出τ₂；在任意循环的恒流放电阶段，根据欧姆定律，可以计算出R₀、R₁、R₂三个内阻的和；对于SOC＝100％开始的第一个循环，利用下一个循环参数R₂，C₂代替，而不会引入过多误差；N组循环辨识出对应组数的电池模型数据，通过“查表+线性插值”的方法构造全SOC范围的电池模型。根据总容量求出每次恒流放电工况后电池对应的SOC，记录各SOC下的开路电压，拟合出完整的SOC‑OCV曲线。优点：充分考虑不同工况下的参数辨识具有更强的鲁棒性。

主权项

1.一种基于复合式工况的锂电池参数辨识方法，其特征是：复合式工况包括若干组循环，每一组循环包括一个快速变化的充放电阶段，一个恒流放电阶段，一个电压静置阶段；所述的快速变化充放电阶段保证充电电量与放电电量互补，整个过程中电池SOC与电动势U_oc未改变；所述的恒流放电阶段的每次放电量约为电池总容量的循环次数分之1，放电电流约为1/3C；所述的静置阶段时间至少为1h，使电池达到电化学以及热平衡状态；多个循环组成复合式工况，整个工况从SOC=100%开始，直至在恒流放电工况下电池达到放电截止电压停止；具体步骤包括：1)除第一个循环之外，其余的N‑1个循环参数辨识方法一致，在N‑1个任意循环的电池静置阶段，根据直接辨识方法辨识出的参数可知，t1较小，第一个RC环节对于静置阶段的电压恢复影响小，默认5t₁后，电压恢复是由第二个RC环节决定的；根据电池电压与时间关系估算出t₂，t₁、t₂分别指Thevenin二阶模型中第一个RC环节、第二个RC环节的时间常数；在静置阶段，辨识出的t₂的值随着时间的推移逐渐增大，采样点设置在电池静置阶段的T秒，T秒是静置阶段中电压恢复迅速的部分，由电池电压恢复速度特性决定，否则会使得辨识出的t₂值过大，造成辨识出的Thevenin二阶模型在短时间内的动态性能较差；2)在任意循环的恒流放电阶段，根据欧姆定律，计算出R₀、R₁、R₂三个内阻的和，R₀、R₁、R₂分别指电池内阻、第一RC环节极化电阻、第二RC环节极化电阻；3)将三个内阻和以及t₂值作为约束条件带入快速变化的充放电阶段，利用递推最小二乘法即RLS算法进行在线参数辨识；结合约束条件，辨识出R₀与第一个RC环节t₁、R₁、C₁，获得完整的电池模型参数；4)以上参数辨识方法的约束条件需要电池在快速变化的充放电阶段前经过一定时间的放电与静置，具体的时间由电池本身特性决定，电池在SOC=100%处没有该过程，也就无法求出t₂以及三个内阻之和；在SOC=100%处仅能通过RLS算法准确辨识出R₀、R₁以及C₁三个参数，此时第二个RC环节参数从最近的参数辨识处，即下一个循环中获取；5）电池模型随着放电深度提高而改变， M组循环辨识出对应组数的电池模型数据，整理各SOC下参数辨识结果形成参数参考表，参考表中电池模型参数的记录间隔约为1/M的SOC，通过“查表+线性插值”的方法构造全SOC范围的电池模型。