专利名称：一种动力锂电池二阶rc等效模型的辨识方法
技术领域：
本发明属于电动汽车电池管理领域，涉及一种动力锂电池二阶RC等效模型的辨识方法。
背景技术：
随着能源和环保问题的日益突出，电动汽车以其零排放、低噪声等优点而受到世界各国的高度重视，作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统，是电动汽车商品化、实用化的关键，而准确估计电池的荷电状态SOC(State of Charge)是动力锂电池管理系统良好运行的前提和关键。动力锂电池的非线性特性使得许多滤波方法难以得到科学准确的估计结果，因此，必须建立一个合适的数学模型来表征电池的外特性。最简单的电池模型如
图1，是由电池的开路电压U。。、电池欧姆内阻R0和电池工作电压队组成。其中，Rtl可以通过在满充电状态下连接一个负载并测量端电压和端电流得到。由于这种模型非常简单，它没有考虑内阻本质上是随着温度、SOC和电解液的浓度变化而变化的，而且电池内阻在充放电状态下是不同的，没有涉及电池内部的动态性，尤其是没有考虑电解时电池的电极之间化学成份扩散的影响。
Thevenin模型-一阶RC模型，能很好地表征电池静态特性及动态特性。图2中的U。。是电池开路电压，它在同一温度下与SOC有固定的函数关系^是电池欧姆内阻；Rpa是电池极化内阻，它与等效电容Cpa并联构成阻容回路，用于模拟电池在极化的产生和消除过程中所表现出的动态特性。一阶RC模型能较好地体现电池的动静态特性；在考虑到温度、电流以及充放电过程中内阻差异的情况下，可以比较准确地模拟电池的充放电行为，但是其结构相对比较简单。
发明内容
虽然一阶RC模型已经能较好的体现电池的动静态特性，但是由于它只是一个结构较为简单的一阶系统，而电池本身却是一个非常复杂的非线性系统，所以要想对电池的特性进行更为准确的模拟，必须提高电池模型的阶数。所以，我们提出了二阶RC模型-一个电阻和两个RC网络。图3中的U。。是电池开路电压，它在同一温度下与SOC有固定的函数关系凡是电池欧姆内阻；Rpa、Cpa用于模拟电池动态特性中表现出的短时间常数，即放电电压快速上升的过程；RP。、Cpc用于模拟电池动态特性中表现出的长时间常数，即放电电压缓慢稳定的过程；Rpa、Rpc之和视为电池的极化内阻。二阶RC模型能够较好地体现电池的动静态特性，同时模型阶数不高，减少了处理器的运算，易于工程实现。在实际运行中电池参数会随着温度、SOC等因素发生变化，采用指数拟合、极大似然法、预报误差法等方法辨识参数，得到的参数值来计算SOC可能导致较大的误差。因为电池工作时主要处于放电状态，所以我们主要研究电池放电时的参数辨识和SOC估算，提出了一种动力锂电池二阶RC等效模型的辨识方法。为了解决现有技术存在的缺点，本发明提出一种基于二阶RC模型的动力锂电池RC等效模型的辨识方法，包括二阶RC等效模型的辨识方程的确定、辨识数据的采集、电池欧姆内阻的计算、最小二乘法辨识。1.二阶RC等效模型的辨识方程的确定；其推导如下:由图3的二阶等效电路可得等效电路数学表达式:
权利要求
1.一种动力锂电池二阶Re等效模型的辨识方法，其特征是，包括二阶RC等效模型的辨识方程的确定、辨识数据的采集、电池欧姆内阻的计算、最小二乘法辨识的步骤； 所述二阶RC等效模型的辨识方程为:
2.如权利要求1所述的动力锂电池二阶RC等效模型的辨识方法，其特征是，所述开路电压U。。的获取:首先充满电池，达到最高截止电压，接着以0.5Α的电流放电，在放电电压达到最低截止电压时停止，记录放电数据Udisdmge ;然后以0.5Α的电流充电，在充电电压达到最高截止电压时停止，记录放电数据Udmge ;开路电压U。。= (Ucharge+Udischarge)/20
3.如权利要求1所述的动力锂电池二阶RC等效模型的辨识方法，其特征是，所述电池欧姆内阻的计算， 通过放电实验，得到实时放电曲线，取SOC为0.8时的放电曲线分析，根据欧姆定律得 电池的欧姆内阻R0, AU = |U1-U0|,
全文摘要
本发明公开了一种基于二阶RC模型的动力锂电池RC等效模型的辨识方法，包括二阶RC等效模型的辨识方程的确定、辨识数据的采集、电池欧姆内阻的计算、最小二乘法辨识。本发明能较好地体现电池的动静态特性；一方面，本发明的模型有较高的精度表征电量参数，在考虑到温度、电流以及充放电过程中内阻差异的情况下，可以较科学准确地模拟电池充放电的动态行为；另一方面，该模型的阶数为二阶，不需要太复杂的数学计算，便于进行计算机处理。因此，应用二阶RC等效模型的辨识方法建立数学模型，可以更科学准确地估计电池的SOC，在动力锂电池的研究应用中能更广泛的应用。
文档编号G01R31/36GK103197251SQ20131006173
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者侯恩广, 乔昕, 李小伟, 刘广敏, 李杨, 崔立志, 贺冬梅 申请人:山东省科学院自动化研究所