一种基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法
专利汇可以提供一种基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出了一种基于大容量储能 锂离子 电池 的电池建模方法，方法包括建立基于大容量 锂离子电池 的等效 电路 模型、在模型的 基础 上辨识不同状态下的模型参数、根据不同的运行状态选择对应的模型参数以及提出了状态切换时模型参数平滑变化的方法。本发明建立的模型具有能够准确描述电池的充电与放电特性，提高模型拟合的 精度 、模型分析的有效性以及模型仿真的准确度等优点，能够有效地辅助 电池管理系统 的设计和高级功能 算法 的开发。，下面是一种基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法专利的具体信息内容。
1.一种基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法，包括以下步骤：
（1）建立大容量储能锂离子电池的改进型二阶戴维南等效电路模型，列写等效电路模型的数学表达式如下：
uc(k)=E(usoc(k))+us(k)+ul(k)+Ri·ic(k) （II）
式（I）是模型的状态方程，式（II）是模型的输出方程；其中，usoc(k)、us(k)和ul(k)为第k时刻模型的三个状态量，分别表示反映电池荷电状态的电容电压、反映极化效应快过程的电容电压、反映极化效应慢过程的电容电压，E(usoc(k))为第k时刻电池的电动势，ic(k)为第k时刻模型的输入量，表示经过电池的电流，uc(k)为第k时刻模型的输出量，表示电池两端的电压；△t为第k时刻与第k+1时刻的时间间隔，Csoc为反映电池可充放电容量的电容，Rs和Cs为反映极化效应快过程的RC网络参数，Rl和Cl为反映极化效应慢过程的RC网络参数，Ri为电池的欧姆内阻；
（2）通过充放电实验辨识等效电路模型中的参数，包括：Csoc、E(usoc)、Rs、Cs、Rl、Cl和Ri；
（3）定义模型状态空间X(ω)，包括充电状态、放电状态和静置状态三个取值，分别记为ωc、ωd和ωs，任何时刻电池的状态为此三个状态中的一个；ωc表示电池正在充电，该状态下的模型参数记为ψc；ωd表示电池正在放电，该状态下的模型参数记为ψd；ωs表示电池处于静置状态，电池处于静置状态下，需要进一步判断静置状态的前一状态，当静置状态的前一状态为充电状态时，则模型参数记为ψs|c，当静置状态的前一状态为放电状态时，则模型参数记为ψs|d；
（4）定义模型拟合的时间序列T={t0,t1,t2,...,tn}，T是等间隔的，间隔时间为Ts，在t0时刻电池拟合采用的模型参数为ψt0=(ψs|c+ψs|d)/2，此后任一时刻tk的模型参数ψtk由前一时刻tk-1的模型参数ψtk-1和当前时刻的电池状态决定，关系式为：
ψtk=η·ψtk-1+(1-η)·ψα
上式中，ψα为当前时刻的电池状态，ψα∈{ψc,ψd,ψs|c,ψs|d}，η为权重系数，η∈(0,1)。
2.根据权利要求1所述的基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法，其特征在于，所述步骤（2）的方法包括如下步骤：
（2-1）定义电池的最高充电电压为Vmax，最低放电电压为Vmin。电池以恒定电流充电至电压达到Vmax定义为全充状态，电池以恒定电流放电至电压达到Vmin定义为全放状态。电池从全充状态至全放状态所放出电的数值作为Csoc的数值；
（2-2）电池从全放状态开始，以小电流充电至电压达到Vmax，再以小电流放电至电流达到Vmin，记录整个过程中随时间变化的电池电压uc和反映电池荷电状态的电容电压usoc，得到基于充电和基于放电的两条uc(usoc)关系曲线，取两曲线的中间值作为E(usoc)关系曲线；
（2-3）电池从全放状态以恒定电流进行“充电-静置-充电”循环实验直至全充状态，再以恒定电流进行“放电-静置-放电”循环实验直至全放状态，分别将充电静置和放电静置过程中随时间变化的电压数据提取出来，以时间为自变量x，以电压为因变量y，列写关系式如下：
上式中， 为静置前的充电或放电电流， 为静置时反映电池荷电状态的电容电压，采用最小二乘法进行参数拟合，计算得到充电和放电过程的Rs、Cs、Rl、Cl，将充电静置过程对应的参数记作Rs,c、Cs,c、Rl,c、Cl,c，将放电静置过程对应的参数记作Rs,d、Cs,d、Rl,d、Cl,d；
（2-4）根据（2-3）中的循环充放电实验，分别将充电至静置、静置至充电、放电至静置和静置至放电四个情况下的电压变化量和电流变化量提取出来，电压变化量记作△u，电流变化量记作△i，根据以下关系式依次得出上述四种情况下的Ri，分别记作Ri,cs、Ri,sc、Ri,ds和Ri,sd：
Ri=△u/△i。
3.根据权利要求1所述的基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法，其特征在于：
所述充电状态、放电状态下的模型参数ψc、ψd分别为：
ψc=[Csoc E(usoc) Rs,c Cs,c Rl,c Cl,c Ri,cs]，
ψd=[Csoc E(usoc) Rs,d Cs,d Rl,d Cl,d Ri,ds]，
所述电池处于静置状态，且静置状态的前一状态为充电状态，则：
ψs|c=[Csoc E(usoc) Rs,c Cs,c Rl,c Cl,c Ri,sc]，
所述电池处于静置状态，且静止状态的前一状态为放电状态，则：
ψs|d=[Csoc E(usoc) Rs,d Cs,d Rl,d Cl,d Ri,sd]。
一种基于大容量储能锂离子电池的电池建模方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
它们的时间常数不相同，记为τs和τl，分别代表快速过程与慢速过程。
48kHz，AD转换结果为16位，采样数据缓冲区的大小1024Bytes，中断类型为缓冲区全满中断，即采样数据填满缓冲区时产生中断，则时间间隔为△t1=tn+1-tn=1024÷2÷(48×100
0)×1000ms=10.67ms。电池组工作状态是一个基于T的随机过程 每个确
定的时间点对应一个状态X(ω)∈{ωi,ωc,ωd,ωs}。每个状态都是一个随机变量，且与上一状态无关。除了初始状态ωi以外，其它三个状态都可以互相转换，ωi只能向ωc和ωd单向转换，如图5所示，共8种切换类型。为保证状态切换时模型参数不发生突变，在状态切换后的一段时间△tm=tn+m-tn内，采用切换前后两状态的模型参数的加权值。在此实施例中，例如ωc在tn时刻切换至ωs，模型参数是ωc状态参数与ωs状态参数的组合，P(ω,SOC)=ηP(ωc,SOC)+(1-η)P(ωs,SOC)，其中，P∈{E,Ri,Rs,Cs,Rl,Cl}，权重因子
2
η=((tn+m-tk)/△tm)。
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