[发明专利]一种锂离子电池组均衡控制方法

摘要

一种锂离子电池组均衡控制方法，属于新能源研究领域。为了解决传统电池组均衡控制中均衡精确度差的问题。所述方法包括如下步骤步骤一对锂离子电池建立单粒子模型；步骤二对待均衡控制的电池组中的单体电池施加不同的激励，获取电池的机理参数；步骤三检测电池组中各单体电池的状态数据，根据建立的单粒子模型，利用获取的电池机理参数及所述状态数据，计算得到各单体电池的SOC值；步骤四根据充电均衡或放电均衡的需求，利用得到各单体电池的SOC值，获得均衡电流和均衡时间；步骤五根据获得的均衡电流和均衡时间，利用均衡能量转移电路对电池组内单体电池进行能量均衡控制。本发明用于控制锂离子电池组充放电。

主权项

一种锂离子电池组均衡控制方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：对锂离子电池建立单粒子模型；步骤二：对待均衡控制的电池组中的单体电池施加不同的激励，获取电池的机理参数；步骤三：检测电池组中各单体电池的状态数据，根据建立的单粒子模型，利用获取的电池机理参数及所述状态数据，计算得到各单体电池的SOC值；步骤四：根据充电均衡或放电均衡的需求，利用得到各单体电池的SOC值，获得均衡电流和均衡时间；步骤五：根据获得的均衡电流和均衡时间，利用均衡能量转移电路对电池组内单体电池进行能量均衡控制；其特征在于，所述步骤一中，单粒子模型包括：单体电池的开路电势Eocv满足：Eocv＝Up(yavg)‑Un(xavg)       (1)其中，Up和Un分别为正、负极开路电势曲线函数，yavg和xavg分别表示正、负极活性颗粒内部平均锂离子浓度，为：yavg＝y0+It/Qp      (2)xavg＝(1‑yofs‑yavg)Qp/Qn     (3)其中，Qp和Qn分别为正极容量和负极容量，I为负载电流，规定放电为正，t为时间，y0为电池正极初始嵌锂浓度分数，yofs为正负极配比偏移；正极活性颗粒表面锂离子浓度ysurf和负极活性颗粒表面锂离子浓度xsurf分别为：ysurf＝yavg+△y      (4)xsurf＝xavg‑△x      (5)△y和△x分别表示正、负极的嵌锂率的变化量，△y和△x的迭代计算形式如下：Δy′(tk+1)=Δy′(tk)+1τps(127τpsQpI(tk)-Δy′(tk))(tk+1-tk)---(6)]]>Δx′(tk+1)=Δx′(tk)+1τns(127τnsQnI(tk)-Δx′(tk))(tk+1-tk)---(7)]]>其中，正极固相扩散时间常数负极固相扩散时间常数tk表示当前迭代的时间，tk+1为下一次迭代的时间；浓差极化过电势ηcon‑polarization为：ηcon-polarization=0.03273ln(c0+Δcc0-Δc)---(8)]]>其中，c0为电解液锂离子浓度初值，△c为液相锂离子浓度的变化量，△c的迭代计算形式如下：Δc(tk+1)=Δc(tk)+1τe(PconI(tk)-Δc(tk))(tk+1-tk)---(9)]]>其中，Pcon是正负极融合后的液相扩散比例系数，τe是正负极融合后的液相扩散时间常数，I(tk)表示与tk时刻相对应的负载电流；反应极化过电势ηact‑polarization为：ηact-polarization=0.05138141(ln(mn2+1+mn)+ln(mP2+1+mP))---(10)]]>mp=16Qpc00.51(1-ysurf)0.5(ysurf)0.5PactI---(11)]]>mn=16Qnc00.51(1-xsurf)0.5(xsurf)0.5PactI---(12)]]>其中，Pact为反应极化系数；欧姆极化过电势ηohm‑polarization为：ηohm‑polarization＝RohmI      (13)其中，Rohm为等效的电池的欧姆内阻；端电压Uapp为：Uapp＝Eocv‑ηcon‑polarization‑ηact‑polarization‑ηohm‑polarization    (14)。