[发明专利]基于电化学过程的全SOC范围锂离子电池等效模型

权利要求书

1.一种基于电化学过程的全SOC范围锂离子电池等效模型，其特征在于包括锂离子电池实时SOC模拟模型和锂离子电池端电压响应模拟模型两部分；

所述的锂离子电池实时SOC模拟模型由三个电容C_capacity、C_ds1、C_ds2，两个电阻R_ds1、R_ds2以及两个分别由外电流I和电流I_dl控制的电流源一和电流源二组成，电路结构为：电阻R_ds1和电容C_ds1并联、电阻R_ds2和电容C_ds2并联分别构成两个RC模块，两个RC模块进行串联、然后与电流源二并联，再与电流源一以及电容C_capacity串联，形成闭环电路；其中，电容C_capacity表征电池的实际可用容量，外电流I控制电流源一用来跟踪电池的工作电流；电流I_dl为双电层电容充电电流、控制着电流源二；R_ds1、R_ds2、C_ds1和C_ds2为描述固相扩散的等效电阻和等效电容，R_ds1和C_ds1、R_ds2和C_ds2共同构成二阶RC模块，用来模拟固相扩散，

通过二阶RC模块来模拟固相扩散产生的U_ΔSOC，U_{SOC_avg}与U_ΔSOC二者相减即得到电池的表面SOC，U_{SOC_surf}即实时SOC；

其中，U_{SOC_avg}为平均SOC，c_s,avg为活性颗粒内锂离子平均固相浓度，c_s,lower为锂电池完全放电时的锂离子固相浓度，c_s,upper为锂离子电池满充状态下锂离子固相浓度，c_s,max为锂离子最大固相浓度。

所述的锂离子电池端电压响应模拟模型由两个电容C_dl、C_conc，两个电阻R_ohm、R_conc，一个阻抗Z_ctr，一个电压源U_OCV以及端电压U_t组成；电路结构为：电阻R_conc和电容C_conc并联构成一个RC模块，阻抗Z_ctr和电容C_dl并联构成一个ZC模块，RC模块、ZC模块、电阻R_ohm、电压源U_OCV以及端电压U_t依次串联，形成闭环电路；其中，U_OCV表征电池开路电压，R_ohm为等效欧姆电阻，C_dl为双电层电容，Z_ctr为电荷转移反应等效阻抗，C_dl和Z_ctr共同模拟反应极化部分，与反应极化过电势η_ctr相对应；R_conc为浓差极化等效电阻，C_conc为浓差极化等效电容，C_conc和R_conc共同模拟浓差极化部分，与浓差极化过电势η_conc相对应；U_t为电池端电压；锂离子电池端电压U_t的计算式为：

U_t＝U_OCV(U_{SOC_surf})-IR_ohm-η_ctr-η_conc。