[发明专利]基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法

说明书

本发明提供一种基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法，属于电池管理技术领域。该方法首先建立考虑电流倍率对内阻影响的电池扩展等效电路模型，得到电池电压的计算公式；然后对待测电池从满电开始进行实际工况放电测试，放电至空电，采集运行工况数据，包括电池的电流、电压、荷电状态和温度；然后根据采集得到的电流、电压，在线辨识电池扩展等效电路模型参数；最后根据辨识得到的电池扩展等效电路模型参数，计算不同温度、不同荷电状态下电池的极限充放电电流。本发明能够准确估计电池在不同温度、不同荷电状态下的极限充放电电流，有助于实现电池充放电功率的优化管理。

技术领域

本发明涉及一种基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法，属于电池管理技术领域。

背景技术

电动汽车在急加速或急刹车回收制动能时，需要电池在短时间内放出或吸收很大的功率，将导致流过电池的电流瞬间增大，有可能引起电池的过充、过放等滥用行为。为了实现电池充放电功率的优化管理，需要准确估计电池的极限充放电电流，以及时对电池的输出/输入电流进行限制，防止电池发生过充/过放。

电池的极限充放电电流一般用一段时间内(如10s)电池能放出或充入的最大电流来表示。在该电流下，电池电压经过一段时间(如10s)恰好到达放电或充电截止电压。根据电动汽车加速或刹车所需时间，极限充电电流一般指的是10s极限充电电流，而极限放电电流指的是30s极限放电电流。

目前电池极限充放电电流的确定方法主要有两种。一种是对新鲜电池和老化电池进行不同温度和不同荷电状态下的充放电测试，得到电池在不同状态下的极限充放电电流。这种方法需要的实验量很大，实施起来需要的测试资源很多。另外，老化电池的极限充放电电流与电池的衰减路径相关，实验室测试得到的结果无法反应实际车载条件下的极限充放电电流的变化。另一外一种方法是基于模型的在线估计方法，即基于电池等效电路模型，实时计算电池当前状态下的最大充放电电流。这种方法实施起来比较简单，但估计结果的精度受模型的影响很大，而目前的电池等效电路模型均无法准确模拟大电流下电池的性能，因而也无法准确估计电池的极限充放电电流。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法，针对已有技术存在的测试量大、计算量大、估计误差大等问题，以达到准确估计不同温度、不同荷电状态下电池极限充放电电流的目的。

本发明提出的基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法，包括以下步骤：

(1)建立一个考虑电流倍率对内阻影响的电池扩展等效电路模型，得到电池电压的计算公式：

U_tm＝OCV_m-I_m·R_ohmm-U_RCm

其中，OCV_m为电池的开路电压，与电池的荷电状态存在一一对应关系，通过对电池的常规测试获得，I_m为电池电流，放电为正，充电为负，R_ohmm为电池的欧姆内阻，U_RCm为电池的极化电压，根据下面的方程迭代求得：

其中R_pm为电池的极化内阻，R_pm＝R_pm,0+k_Rm×ln(|I_m|+1)/|I_m|，表示极化内阻R_pm与ln(|I_m|+1)/|I_m|成线性关系，R_pm,0为电流为0时的极化内阻，k_Rm为极化内阻R_pm随ln(|I_m|+1)/|I_m|变化的系数，τ_m为电池的极化时间常数，取值范围为5～30；