[发明专利]一种并联型电池系统建模方法

说明书

本发明公布了一种并联型电池系统建模方法，所述方法为：根据已知电池单体模型参数，结合并联电路工作特性，建立并联型电池系统基本模型；利用在线检测电池系统各支路电流I₁～I_N与电池系统总电流I_p的1/N，获得电流偏差值ΔI₁～ΔI_N，再与电池系统端电压在线检测值U_p^*共同作为SOC校准器的输入，得到荷电状态补偿值ΔSOC_C；根据并联型电池系统模型，结合电池系统模型的端电压预测值U_p及电池系统端电压在线检测值U_p^*，利用扩展卡尔曼滤波法得到荷电状态预测基值SOC_E；将补偿的ΔSOC_C与预测的SOC_E叠加，得到校准后的SOC_r，并结合并联型电池系统基本模型，建立并联型电池系统模型，如此循环，获得准确的并联型电池系统模型。

技术领域

本发明属于智能电网中大容量电池储能系统设计与控制技术领域，涉及一种并联型电池系统建模方法。

背景技术

随着人们对新能源的开发和研究，锂电池成为企业家争相追逐的热点，不仅是电池生产商，还有汽车厂商、电池材料厂商以及投资领域都对电池领域充满了兴趣。锂离子电池和其他电池相比具有重量轻、无污染、安全可靠性高、容量大、寿命长、充放电效率高等诸多优点。由于电池单体在容量和电压等级上无法满足使用要求，因此需要将多个电池单体通过并联构成电池系统，即并联型电池系统，以提高电池系统容量及输出电流。然而随着电池数量的增加，不可避免会带来不一致性的问题，从而导致电池系统的工作特性难以被准确表征，严重影响了电池系统的发展与应用。因此，建立准确的并联型电池系统模型来准确预测其工作特性，对其设计、控制及工程应用至关重要。

当前，国内外关于电池建模的研究及专利多集中在电池单体方面，关于并联型电池系统建模的文献不多，专利(CN201711082866.1)公开了一种并联型锂离子电池系统建模方法，其建模方法为：由已知锂离子电池单体模型，利用并联电路工作特性及筛选法，建立电池系统基本模型；再检测各支路电流，结合基本模型输出总电流的1/N，经由N个比例-积分调节器和一个加权器构成的SOC校正器，得到电池系统SOC补偿值，再与电池系统模型输出的SOC叠加，得到校正后的SOC，并更新电池系统基本模型，从而得到电池系统模型。该模型考虑了电池系统中电池不一致对电池SOC的影响，在一定程度上提高了电池系统模型精度，但只考虑了电池不一致对电池SOC偏差的影响，并未考虑因电池不一致(尤其是电池SOC初值不一致)对电池系统额定容量变化的影响，导致电池系统SOC精度受限。为此，专利(CN201911034835.8)公开了一种并联型电池系统建模方法，其建模方法为：根据已知电池单体模型参数，结合并联电路特性构建电池系统模型参数，再检测各支路电池组电流，经电池容量筛选与校正模块获得电池系统当前额定容量C_b，并结合电池系统电流I_m由SOC计算模块产生电池系统基本荷电状态SOC_c，然后与SOC初始值SOC₀叠加得新的电池荷电状态SOC_i，再与PI调节器输出的反馈值SOC_r相加，产生电池系统荷电状态SOC，结合电池系统模型参数获得各模型参数，最后建立电池系统等效模型。该模型改进了专利(CN201510417304.2)公开的SOC补偿器中存在的未考虑各支路电池组中电池不一致性对电池系统当前额定容量影响的问题，但该模型协调控制难度较大，系统稳定性较差，未实现在线估计SOC，并且未考虑电池系统支路发生故障及电池一致性时对SOC计算的影响，应用范围有限。因此，有必要针对上述问题进一步改进SOC计算方法来提高电池系统模型精度。

发明内容