[发明专利]一种考虑不一致性的串并联电池组模型及实现方法

说明书

本发明公开了一种考虑不一致性的串并联电池组模型，包括：K个电池单体模型，所述K个电池单体模型均采用Rint电池模型建模；K个电池单体模型根据系统总容量、总电压和总功率要求，采用先M个电池单体模型并联形成电池组，然后N个电池组串联的形式形成串并联电池组模型，通过对若干电池单体进行测试，得到每一种参数类型的正态分布曲线，利用得到的正态分布函数生成串并联电池组模型中各电池单体的相应参数数据。本发明有益效果：考虑了电池单体间开路电压、内阻、容量之间的不一致性，同时考虑了电池温度分布差异对电池模型参数的影响，能够更为精确地实现串并联电池组模型，提高了电池组模型的精度。

技术领域

本发明属于电池建模的技术领域，尤其涉及一种考虑不一致性的串并联电池组模型及实现方法。

背景技术

电动汽车因节能环保已成为未来汽车工业发展的必然趋势，也是解决能源和环境危机的关键途径。作为电动汽车的动力来源，动力电池对整车的动力性、经济性和安全性等性能至关重要，是制约电动汽车规模发展的关键因素。目前锂离子动力电池因能量密度高、单体电压高、自放电率低和无记忆效应等优点，成为电动汽车最具吸引力的动力电池之一。

但是，锂离子电池单体的端电压通常较低，只有2V-4.2V。为了满足负载对电压、功率和容量的需求，必须将锂离子电池单体串并联成组后使用。然而，由于电池的原材料、电池组的设计、零部件制作工艺、筛选成组技术、使用环境等的差别，在电池在串并联成组使用过程中，各个电池单体的开路电压、内阻、容量、温度等不可避免地存在差异，且这种差异随着电池组老化而增大，最终引起电池单体端电压的不平衡，进而导致某些电池单体的过充或过放，极大地减小了电池组的可用容量和循环寿命，甚至会引起爆炸、起火等安全事故。

电池模型在电池制造、设计和安全运行等方面具有举足轻重的作用。由于电池单体间的开路电压、内阻、容量、温度等不可避免地存在差异，考虑不一致性的电池串并联模型建模过程较为复杂，目前电池模型的研究主要集中在电池单体建模方法的研究上，或者将串并联电池组简单等效成一个大电池单体而进行整体建模，但这种电池组建模方法忽略了电池组内部电池单体之间的不一致性。然而，考虑不一致性的电池串并联模型在防止电池过充过放、故障诊断、不一致性评价等在实际应用中具有非常重要的作用，因此极具研究价值。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种考虑不一致性的串并联电池组模型及实现方法，该方法考虑了电池单体间开路电压、内阻、容量等参数之间的不一致性，同时考虑了电池温度的不一致性对电池模型参数的影响，能够更为精确地实现串并联电池组模型，提高了串并联电池组模型的精度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一个或多个实施方式中公开的一种考虑不一致性的串并联电池组模型，包括：K个电池单体模型，所述K个电池单体模型均采用Rint电池模型建模；所述K个电池单体模型根据系统总容量、总电压和总功率要求，采用先M个电池单体模型并联形成电池组，然后N个电池组串联的形式形成串并联电池组模型，所述串并联电池组模型中各电池单体的内阻、容量和开路电压参数分布情况通过以下方法得到：通过对若干电池单体进行测试，得到每一种参数类型的正态分布曲线，利用得到的正态分布函数生成串并联电池组模型中各电池单体的相应参数数据。

进一步地，所述K个电池单体为采用同种材料配比、同一生产工艺和流程生产的同一型号的电池单体。

进一步地，所述Rint电池模型是指用理想电压源Uoc描述电池的开路电压，欧姆内阻等效为内阻R的一种电池模型，所述内阻R根据当电池突然以设定的较大电流进行恒流放电时电池端电压瞬间跌落的跌落值、当电池突然停止放电时电池端电压瞬间跃升的跃升值以及恒流放电电流共同确定。

在一个或多个实施方式中公开的一种考虑不一致性的串并联电池组模型的实现方法，包括：

选取若干同一型号的动力电池单体作为被测对象；