[发明专利]一种考虑非线性容量效应的锂电池模型

说明书

本发明公开了一种考虑非线性容量效应的锂电池模型，包括荷电状态部分和V‑I特性部分，所述荷电状态部分包括电阻R_discharge、电阻R2、电容C1和电容C2，V‑I特性部分包括电阻R_ohmic、电阻R_SEI、电阻R_CT、电阻R_Zw、电容C_SEI、电容C_DL、电容C_Zw，电阻R_discharge的一端连接电阻R2、电容C1和SOC模块的电流侧，电阻R2的另一端连接电容C2，本发明对锂离子电池建立混合等效电路模型，将模型分为荷电状态部分和V‑I特性部分，用电池的开路电压于SOC之间的函数关系作为连接桥梁。模型中的两部分均能体现锂离子电池各方面的特性，是一个较全面的等效电路模型。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体是一种考虑非线性容量效应的锂电池模型。

背景技术

储能技术被广泛应用于电力系统、电动汽车等领域，成为当今的研究热点。在诸多储能载体之中，锂离子电池因其比能量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、对环境友好等优势而收获诸多关注。为有效模拟实际锂离子电池，一个合适的电池模型至关重要。该模型要求能反映电池的荷电状态，能模拟电池的输出电压、电流曲线以及电池的其他一些固有特性，同时模型既要低复杂度，又要高精确度。

为此，专家学者在电池建模方面做了较多研究。常用的电池模型有电化学模型、神经网络模型和等效电路模型。其中等效电路模型是通过电气元件模拟电池对外的暂态、稳态特性，具有建模方法简单、参数辨识容易、精度高、便于融合多种因素、便于数学解析、能对电池SOC全范围领域模拟、适用性强等优势。

典型的锂离子电池等效电路模型有Rint模型、Thevenin模型和PNGV模型。通常模型都有代表电池极化效应的二阶甚至更高阶的RC网络，如Thevenin模型等。通过对具体参数R、C的辨识，可以建立精确的模型。在模型的复杂度以及精确度之间折中，取二阶或三阶RC网络作为电池的极化内阻较合适。将模型分成荷电状态部分和V-I特性部分，可以在模拟电池暂态、稳态特性的同时反映电池的容量、SOC和运行时间等的变化。作为荷电状态和V-I特性两部分之间的跨接桥梁，一般电池的SOC都与其开路电压之间存在某种非线性的对应关系，可以用Shepherd模型来拟合，或者将开路电压与SOC的曲线用最小二乘法分段线性拟合。

KiBaM模型是一种直观的电池模型，能描述电池的非线性容量效应，从而有助于电池SOC的估计以及运行时间的预测，然而它不能描述电池的动态V-I特性，也不能与其他电路或系统进行联合仿真。普克特方程能弥补KiBaM模型的不足，有助于定量描述电池的非线性容量效应，然而该方程在拟合锂离子电池曲线方面精度不是很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑非线性容量效应的锂电池模型，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：