一种锂离子电池等效电路模型参数辨识方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种锂离子电池等效电路模型参数辨识方法和装置。方法包括：对锂离子电池执行复合脉冲功率特性试验，以确定电池端电压响应曲线；对电池端电压响应曲线进行曲线拟合以确定指数方程表达式；基于锂离子电池等效电路模型确定电池端电压方程表达式，将电池端电压方程表达式的系数与指数方程表达式的系数进行对比，以确定电池极化内阻和电池极化电容。本发明专利技术实施方式采用曲线拟合方法实现辨识电池极化电阻和电池极化电容，计算过程清晰简单，避免了现有技术的参数辨识时复杂的矩阵运算。

Method and device for identifying parameters of equivalent circuit model of lithium ion battery

The invention relates to a parameter identification method and a device for an equivalent circuit model of a lithium ion battery. The method includes: the implementation of lithium ion battery composite pulse power performance test, to determine the voltage response curve of the battery terminal of the battery terminal voltage response curve; curve fitting to determine index equation; determine the battery voltage equation expressions of equivalent circuit model of lithium ion battery based on comparing the coefficient expression coefficient and exponential equation of battery voltage the expression of the equation, to determine the cell polarization resistance and cell polarization capacitance. The method of the invention adopts the curve fitting method to realize the identification of the battery polarization resistance and the battery polarization capacitance, and the calculation process is clear and simple, thus avoiding the complicated matrix calculation of the parameter identification of the prior art.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池等效电路模型参数辨识方法和装置
本专利技术涉及汽车
，更具体地，涉及一种锂离子电池等效电路模型参数辨识方法和装置。
技术介绍
能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一。汽车锂离子电池的荷电状态(State-Of-Charge，SOC)估计是汽车电池管理系统的重要功能。SOC表征电池的剩余容量，准确估计SOC能有效防止电池的过充和过放，能有效提高车辆的利用效率，延长动力电池的使用寿命，最大限度地保证电池的可靠运行，从而降低电动汽车的使用成本。目前卡尔曼滤波算法在电池SOC状态估计领域应用广泛，使用卡尔曼滤波估计SOC需要建立电池模型。电池模型用来直观的表征电池外部电气特性(比如，电压、电流、温度等)和内部状态(比如，SOC、内阻、电动势等)的定量关系。通过模型的建立，可以根据测试出的外部变量来估算电池内部状态量。电池模型根据研究的对象和机理的不同可以分为电化学模型、数学模型和等效电路模型。在现有技术中，对汽车锂离子电池的参数进行辨识时，需要执行复杂的矩阵运算，计算复杂，运算量大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种锂离子电池等效电路模型参数辨识方法和装置，从而降低计算复杂度及运算量。本专利技术实施方式的技术方案包括：一种锂离子电池等效电路模型参数辨识方法，包括：对锂离子电池执行复合脉冲功率特性试验，以确定电池端电压响应曲线；对所述电池端电压响应曲线进行曲线拟合以确定指数方程表达式；基于锂离子电池等效电路模型确定电池端电压方程表达式，将电池端电压方程表达式的系数与指数方程表达式的系数进行对比，以确定电池极化内阻和电池极化电容。在一个实施方式中，所述指数方程表达式为：y＝a*e-bt+c；其中y为电池端电压，t为采样时间点，a、b和c分别为指数方程表达式的系数，e为自然常数。在一个实施方式中，所述基于锂离子电池等效电路模型确定电池端电压方程表达式包括：基于锂离子电池等效电路模型确定电池模型微分方程表达式；基于锂离子电池等效电路模型的一阶电路全响应，确定电池极化电压表达式；基于电池极化电压表达式和电池模型微分方程表达式确定电池端电压方程表达式，其中所述电池端电压方程表达式为：其中U(t)为电池端电压；Uocv(t)为电池开路电压；R0为电池欧姆内阻；τ为时间常数，τ＝RpCp；Up(0)为极化电容电压初始值；Rp为电池极化内阻；I为电流值；Cp为电池极化电容。在一个实施方式中，所述确定电池极化内阻的和电池极化电容包括：基于方程组确定电池极化内阻Rp和电池极化电容Cp。在一个实施方式中，该方法还包括：基于荷电状态-开路电压曲线确定电池开路电压Uocv(t)；基于电池开路电压Uocv(t)计算电池欧姆内阻R0。一种锂离子电池等效电路模型参数辨识装置，包括：曲线确定模块，用于对锂离子电池执行复合脉冲功率特性试验，以确定电池端电压响应曲线；曲线拟合模块，用于对所述电池端电压响应曲线进行曲线拟合以确定指数方程表达式；参数确定模块，用于基于锂离子电池等效电路模型确定电池端电压方程表达式，将电池端电压方程表达式的系数与指数方程表达式的系数进行对比，以确定电池极化内阻和电池极化电容。在一个实施方式中，所述指数方程表达式为：y＝a*e-bt+c；其中y为电池端电压，t为采样时间点，a、b和c分别为指数方程表达式的系数，e为自然常数。在一个实施方式中，参数确定模块，用于基于锂离子电池等效电路模型确定电池模型微分方程表达式；基于锂离子电池等效电路模型的一阶电路全响应，确定电池极化电压表达式；基于电池极化电压表达式和电池模型微分方程表达式确定电池端电压方程表达式，其中所述电池端电压方程表达式为：其中U(t)为电池端电压；Uocv(t)为电池开路电压；R0为电池欧姆内阻；τ为时间常数，τ＝RpCp；Up(0)为极化电容电压初始值；Rp为电池极化内阻；I为电流值；Cp为电池极化电容。在一个实施方式中，参数确定模块，用于基于方程组确定电池极化内阻Rp和电池极化电容Cp。在一个实施方式中，还包括：开路电压和欧姆内阻确定模块，用于荷电状态-开路电压曲线确定电池开路电压Uocv(t)；基于电池开路电压Uocv(t)计算电池欧姆内阻R0。从上述技术方案可以看出，在本专利技术实施方式中，对锂离子电池执行复合脉冲功率特性试验，以确定电池端电压响应曲线；对电池端电压响应曲线进行曲线拟合以确定指数方程表达式；基于锂离子电池等效电路模型确定电池端电压方程表达式，将电池端电压方程表达式的系数与指数方程表达式的系数进行对比，以确定电池极化内阻和电池极化电容。本专利技术实施方式采用曲线拟合方法实现针对电池极化电阻和极化电容的辨识，计算过程清晰简单，避免了传统参数辨识时复杂的矩阵运算。附图说明以下附图仅对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。图1为根据本专利技术锂离子电池一阶电阻电容(Resistance-Capacitance，RC)等效电路的结构图。图2为根据本专利技术锂离子电池等效电路模型参数辨识方法流程图。图3为根据本专利技术SOC为0.9时脉冲放电电池端电压响应曲线示意图。图4为根据本专利技术锂离子电池等效电路模型参数辨识装置的结构图。具体实施方式为了对专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本专利技术的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本专利技术的方案。但是很明显，本专利技术的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本专利技术的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。本专利技术提出一种针对电池一阶RC模型的参数辨识方法，采用曲线拟合方法实现针对电池极化电阻和电池极化电容的辨识，计算过程清晰简单，避免传统参数辨识时复杂的矩阵运算。电池等效电路模型使用电阻、电容、电压源等元件来等效电池的外部电特征，可以用具体的电路方程描述电池内部的变化，而且各个参数的物理意义明确，能够较准确地对参数进行辨识。电池一阶RC模型中各元件物理意义明确，电路结构简单，能较好地体现电池的动静态特性。在考虑到温度、电流以及充放电过程中差异的情况下，可以较准确地模拟电池的充放电行为，并且其结构相对比较简单，所以在动力电池的建模方面得到了广泛的应用。汽车锂离子电池的内阻包括欧姆内阻、极化内阻和极化电容产生的容性阻抗，分别用电阻和电容来等效即可得到一阶RC模型。图1为根据本专利技术锂离子电池一阶RC等效电路的结构图。在图1中：Uocv是电池的电动势，也代表电池开路电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池等效电路模型参数辨识方法，其特征在于，包括：对锂离子电池执行复合脉冲功率特性试验，以确定电池端电压响应曲线；对电池端电压响应曲线进行曲线拟合以确定指数方程表达式；基于锂离子电池等效电路模型确定电池端电压方程表达式，将电池端电压方程表达式的系数与指数方程表达式的系数进行对比，以确定电池极化内阻和电池极化电容。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池等效电路模型参数辨识方法，其特征在于，包括：对锂离子电池执行复合脉冲功率特性试验，以确定电池端电压响应曲线；对电池端电压响应曲线进行曲线拟合以确定指数方程表达式；基于锂离子电池等效电路模型确定电池端电压方程表达式，将电池端电压方程表达式的系数与指数方程表达式的系数进行对比，以确定电池极化内阻和电池极化电容。2.根据权利要求1所述的锂离子电池等效电路模型参数辨识方法，其特征在于，所述指数方程表达式为：y＝a*e-bt+c；其中y为电池端电压，t为采样时间点，a、b和c分别为指数方程表达式的系数，e为自然常数。3.根据权利要求2所述的锂离子电池等效电路模型参数辨识方法，其特征在于，所述基于锂离子电池等效电路模型确定电池端电压方程表达式包括：基于锂离子电池等效电路模型确定电池模型微分方程表达式；基于锂离子电池等效电路模型的一阶电路全响应，确定电池极化电压表达式；基于电池极化电压表达式和电池模型微分方程表达式确定电池端电压方程表达式，其中所述电池端电压方程表达式为：其中U(t)为电池端电压；Uocv(t)为电池开路电压；R0为电池欧姆内阻；τ为时间常数，τ＝RpCp；Up(0)为极化电容电压初始值；Rp为电池极化内阻；I为电流值；Cp为电池极化电容。4.根据权利要求3所述的锂离子电池等效电路模型参数辨识方法，其特征在于，所述确定电池极化内阻的和电池极化电容包括：基于方程组确定电池极化内阻Rp和电池极化电容Cp。5.根据权利要求3所述的锂离子电池等效电路模型参数辨识方法，其特征在于，该方法还包括：基于荷电状态-开路电压曲线确定电池开路电压Uocv(t)；基于电池开路电压Uocv(t)计算电池欧姆内阻R0。6.一种锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆群，钟柳芳，
申请(专利权)人：北京长城华冠汽车科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11