The invention provides a method for estimating the limit charge discharge current of a battery based on an extended equivalent circuit model, which belongs to the technical field of battery management. This method firstly established with consideration of the influence of the internal resistance of the battery current rate of expansion of the equivalent circuit model, the formula for the voltage of the battery; and then tested the battery from the full power to the actual condition of discharge test, to discharge air and electricity, collecting operating data operation, including current, voltage, and temperature of the battery state of charge; then according to the current and the voltage obtained, equivalent circuit model parameters on-line identification of cell expansion; according to the identified model parameters of equivalent circuit of battery charge and discharge current, calculate the limit of different temperature and state of charge of battery. The invention can accurately estimate the limit charge and discharge current of the battery under different temperature and different charging States, and is helpful for realizing the optimized management of the charging and discharging power of the battery.
【技术实现步骤摘要】
基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法
本专利技术涉及一种基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法,属于电池管理
技术介绍
电动汽车在急加速或急刹车回收制动能时,需要电池在短时间内放出或吸收很大的功率,将导致流过电池的电流瞬间增大,有可能引起电池的过充、过放等滥用行为。为了实现电池充放电功率的优化管理,需要准确估计电池的极限充放电电流,以及时对电池的输出/输入电流进行限制,防止电池发生过充/过放。电池的极限充放电电流一般用一段时间内(如10s)电池能放出或充入的最大电流来表示。在该电流下,电池电压经过一段时间(如10s)恰好到达放电或充电截止电压。根据电动汽车加速或刹车所需时间,极限充电电流一般指的是10s极限充电电流,而极限放电电流指的是30s极限放电电流。目前电池极限充放电电流的确定方法主要有两种。一种是对新鲜电池和老化电池进行不同温度和不同荷电状态下的充放电测试,得到电池在不同状态下的极限充放电电流。这种方法需要的实验量很大,实施起来需要的测试资源很多。另外,老化电池的极限充放电电流与电池的衰减路径相关,实验室测试得到的结果无法反应实际车载条件下的极限充放电电流的变化。另一外一种方法是基于模型的在线估计方法,即基于电池等效电路模型,实时计算电池当前状态下的最大充放电电流。这种方法实施起来比较简单,但估计结果的精度受模型的影响很大,而目前的电池等效电路模型均无法准确模拟大电流下电池的性能,因而也无法准确估计电池的极限充放电电流。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法,针对已有技 ...
【技术保护点】
一种基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法,其特征在于包括以下步骤:(1)建立一个考虑电流倍率对内阻影响的电池扩展等效电路模型,得到电池电压的计算公式:U
【技术特征摘要】
1.一种基于扩展等效电路模型的电池极限充放电电流估计方法,其特征在于包括以下步骤:(1)建立一个考虑电流倍率对内阻影响的电池扩展等效电路模型,得到电池电压的计算公式:Utm=OCVm-Im·Rohmm-URCm其中,OCVm为电池的开路电压,与电池的荷电状态存在一一对应关系,通过对电池的常规测试获得,Im为电池电流,放电为正,充电为负,Rohmm为电池的欧姆内阻,URCm为电池的极化电压,根据下面的方程迭代求得:其中Rpm为电池的极化内阻,Rpm=Rpm,0+kRm×ln(|Im|+1)/|Im|,表示极化内阻Rpm与ln(|Im|+1)/|Im|成线性关系,Rpm,0为电流为0时的极化内阻,kRm为极化内阻Rpm随ln(|Im|+1)/|Im|变化的系数,τm为电池的极化时间常数,取值范围为5~30;(2)对待测电池从充满电开始进行实际工况放电测试,放电至空电,即荷电状态从1变化到0,以固定的时间间隔Δt,采集运行工况数据,包括待测电池的电流I、电压Ut、荷电状态SOC和温度T;(3)根据步骤(1)建立的电池扩展等效电路模型,以及步骤(2)采集得到的待测电池的电流和电压,采用带遗忘因子的最小二乘法,辨识待测电池扩展等效电路模型的参数,计算公式为:欧姆内阻:Rohm=θ(2)电流为0时的极化内阻:Rp,0=θ(3)/θ(1)-θ(2)极化内阻随ln(|I|+1)/|I|变化的系数:kR=θ(4)/θ(1)时间常数:τ=1/θ(1)其中,θ为根据步骤(2)采集得到的待测电池的电流和电压计算得到的系数向量,θ(i)表示θ中的第i个元素,i=1,2,3,4,θ的计算公式为:其中,yk=Ut(tk)-Ut(tk-1),为迭代计算的系数向量,Ut(tk)和Ut(tk-1)分别为tk和tk-1时刻待测电池的电压,OCV(tk)为tk时刻待测电池的开路电压,根据待测电池的荷电状态得到,I(tk)和I(tk-1)分别为tk和tk-1时刻待测电池的电流,sign(I(tk))为符号函数,表示求I(tk)的符号,放电为正,充电为负,λ为遗忘因子,取值范围为0.9~1;(4)根据步骤(3)辨识得到的待测电池扩展等效电路模型的参数,计算不同温度、不同荷电状态下待测电池的极限充放电电流,具体过程如下:(4-1)设定需要计算温度为T1、待测电池的荷电状态为SOC1时待测电池的极限充放电电流,根据步骤(3)辨识得到的电池扩展等效电路模型的参数,得到脉冲充放电下,电池的电压的计算公式为:
【专利技术属性】
技术研发人员:任东生,卢兰光,冯旭宁,欧阳明高,李建秋,云强,卢艳华,
申请(专利权)人:清华大学,宁德时代新能源科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:北京,11
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