锂离子电池的等效电路模型构建方法技术

本发明专利技术提出一种锂离子电池的等效电路模型构建方法，包括：选择锂离子电池的初始等效电路模型，初始等效电路模型中具有多个未知参数；选择锂离子电池并对锂离子电池进行测试以得到多组测试数据；分别根据每一组测试数据得到初始等效电路模型的欧姆内阻和开路电压的等效电容；建立初始等效电路模型的仿真模型，并将每一组测试数据输入仿真模型并设定多个未知参数的初始值；通过仿真模型和优化工具箱对多个未知参数进行估计，并在仿真模型的输出电压与所述每一组测试数据中的输出电压之间的误差满足预定条件时停止估计以得到多个未知参数的最终值。本发明专利技术的实施例具有等效电路模型建模速度快，建模计算复杂度低的优点。

Construction method of equivalent circuit model for Li ion battery

The construction method, the equivalent circuit model of the invention provides a lithium ion battery comprises: selecting the initial equivalent circuit model of the lithium ion battery, with several unknown parameters in the equivalent circuit model of initial selection; lithium ion battery and test the lithium ion battery to get multiple sets of test data; according to the ohmic resistance of each set of test the initial data equivalent circuit model is obtained and the equivalent capacitance of the open circuit voltage; simulation model to establish the initial equivalent circuit model, and the initial each set of test data input simulation model and set up a number of unknown parameter values; a plurality of unknown parameters are estimated through the simulation model and optimization toolbox, stop estimation to obtain multiple unknown the parameters and the error between the output voltage of the output voltage and the simulation of the each group of test data in the predetermined condition is satisfied Final value. The embodiment of the invention has the advantages of equivalent circuit model, fast modeling speed and low complexity of modeling and calculation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车制造
，特别涉及一种。
技术介绍
目前，对于纯电动车和混合动力汽车来说，锂离子电池是一种很好的动力源。而建立锂离子电池模型是电动汽车仿真研究中必不可少的环节，因为可以利用电池模型来估计电池的重要参数SOC (荷电状态)和端电压。因此，建立锂离子电池模型对于纯电动汽车和混合动力汽车的研究具有重要意义。对于锂离子电池的模型来说，应用最多的是电池等效电路模型。目前锂电池的等效电路模型主要有Rint模型、Thevenin模型和PNGV模型。这三种模型的建模，都是首先对电池进行测试获得测试数据，然后利用模型中电池的输出电压与输入电流的数学关系和多元线性回归方法来辨识等效电路模型中的参数，从而得到锂离子电池的等效电路模型。目前的建模方法中，当获得测试数据后，利用锂离子电池等效电路模型中输出电压和输入电流的数学关系来进行参数辨识，这使得建模者需要根据所选择的不同的等效电路模型来建立不同的数学关系，而这些数学关系往往很复杂，这对锂离子电池等效电路模型的建模过程来说是一个复杂的步骤，致使锂离子电池等效电路模型的建模过程复杂且速度慢。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种建模速度快、计算复杂度低的。为了实现上述目的，本专利技术的实施例提出了一种，包括以下步骤:选择锂离子电池的初始等效电路模型，其中，所述初始等效电路模型中具有多个未知参数；选择锂离子电池并在预设的多组测试参数下对所述锂离子电池进行复合脉冲功率性能测试以得到多组测试数据，其中，所述测试数据包括输入电流、输出电压和温度；分别根据每一组测试数据得到初始等效电路模型的欧姆内阻和开路电压的等效电容；通过建模工具建立所述初始等效电路模型的仿真模型，并将每一组测试数据输入所述仿真模型并设定所述初始等效电路模型的多个未知参数的初始值；以及通过所述仿真模型和优化工具箱对所述多个未知参数进行估计，并在所述仿真模型的输出电压与所述每一组测试数据中的输出电压之间的误差满足预定条件时停止估计，以得到对应测试参数下的所述多个未知参数的最终值。另外，根据本专利技术上述实施例的还可以具有如下附加的:在一些实例中，对所述锂离子电池进行复合脉冲功率性能测试得到的输入电流为脉冲电流，且所述脉冲电流为标称电流的5倍。在一些实例中，所述测试参数包括:输入脉冲电流、温度和锂离子电池的荷电状态。在一些实例中，所述多个未知参数包括:欧姆内阻、开路电压、SEI膜内阻、SEI膜电压、极化内阻、双层电容、等效内阻以及等效电容。在一些实例中，所述等效内阻包括第一和第二等效内阻、所述等效电容包括第一和第二等效电容。在一些实例中，通过所述仿真模型和优化工具箱对所述多个未知参数进行估计，并在所述仿真模型的输出电压与所述每一组测试数据中的输出电压之间的误差满足预定条件时停止估计，以得到对应测试参数下的所述多个未知参数的最终值的步骤进一步包括:将估计得到的仿真模型的输出电压与对应的一组测试数据中的输出电压比较；如果所述估计得到的仿真模型的输出电压与对应的一组测试数据中的输出电压的差值小于或等于第一阈值，则停止校验以得到多个未知参数的最终值，否则通过所述仿真模型对所述多个未知参数的初始值进行调整，直至所述估计得到的仿真模型的输出电压与对应的一组测试数据中的输出电压的差值小于或等于第一阈值时，得到多个未知参数的最终值。进一步地，所述第一阈值由经验值确定。根据本专利技术实施例的，与目前的电动汽车的车用锂离子电池等效电路模型的建模方法相比，本专利技术实施例的锂离子电池的等效电路模型建模不需要根据等效电路模型来建立输出电压和输入电流的数学关系式，而是直接利用锂离子电池的初始等效电路模型在建模工具中的仿真模型辨识初始等效电路模型中的未知参数，使得锂离子电池等效电路模型的建模更加简便快速、具有等效电路模型建模时间短、速度快、降低计算复杂度以及节省人力成本的优点。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。【附图说明】本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1为本专利技术实施例的的流程图；以及图2为本专利技术一个实施例的选择的初始等效电路模型的示意图。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的。参考图1，根据本专利技术实施例的，包括如下步骤:步骤S101，选择锂离子电池的初始等效电路模型，其中，初始等效电路模型中具有多个未知参数。在该实例中，选择的锂离子电池的初始等效电路模型如图2所示，锂离子电池的初始等效电路模型是根据锂离子电池在使用过程中的电化学反应来制定的，在图2中，Ra。是欧姆内阻，OCV是开路电压，SEI膜是代表锂离子电池在高频脉冲下的电化学反应，图2中的Csei代表锂离子电池的SEI膜电容(SEI膜的界面电容)，Rsei代表SEI膜内阻。Cm是双层电容，Rbv是极化内阻，Cdl和Rbv表示锂离子电池在中频脉冲下的电化学反应，Rwbi, Cwbi,RW2，Cto2是瓦尔堡阻抗等效的两个电阻电容回路中的内阻和电容，表示锂离子电池在低频脉冲下的电化学反应，即等效内阻包括第一等效内阻Rwbi和第二等效内阻Rwb2、等效电容包括第一等效电容Cwbi和第二等效电容CW2，因此，该初始等效电路模型能够全面反映锂离子电池的特性。在该实例中，多个未知参数包括但不限于:欧姆内阻、开路电压、SEI膜内阻、SEI膜电压、极化内阻、双层电容、等效内阻以及等效电容，即多个参数RAC、0CV、CSE1、RSE1、Cm、Rbv> Rwm、Cwm、Rwb2和Cwb2均为未知参数。需要说明的是，该初始等效电路模型中的这些参数都是未知的，并且都不是常数，而是温度和荷电状态(SOC)的函数，即随着温度和荷电状态的变化而变化。为了对这些未知参数进行辨识，在以下步骤中，将初始等效电路模型中的开路电压OCV等效成一个电容。而本专利技术实施例的目的正是要确定上述多个未知参数。步骤S102，选择锂离子电池并在预设的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池的等效电路模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：选择锂离子电池的初始等效电路模型，其中，所述初始等效电路模型中具有多个未知参数；选择锂离子电池并在预设的多组测试参数下对所述锂离子电池进行复合脉冲功率性能测试以得到多组测试数据，其中，所述测试数据包括输入电流、输出电压和温度；分别根据每一组测试数据得到初始等效电路模型的欧姆内阻和开路电压的等效电容；通过建模工具建立所述初始等效电路模型的仿真模型，并将每一组测试数据输入所述仿真模型并设定所述初始等效电路模型的多个未知参数的初始值；以及通过所述仿真模型和优化工具箱对所述多个未知参数进行估计，并在所述仿真模型的输出电压与所述每一组测试数据中的输出电压之间的误差满足预定条件时停止估计，以得到对应测试参数下的所述多个未知参数的最终值。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的等效电路模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤: 选择锂离子电池的初始等效电路模型，其中，所述初始等效电路模型中具有多个未知参数； 选择锂离子电池并在预设的多组测试参数下对所述锂离子电池进行复合脉冲功率性能测试以得到多组测试数据，其中，所述测试数据包括输入电流、输出电压和温度； 分别根据每一组测试数据得到初始等效电路模型的欧姆内阻和开路电压的等效电容； 通过建模工具建立所述初始等效电路模型的仿真模型，并将每一组测试数据输入所述仿真模型并设定所述初始等效电路模型的多个未知参数的初始值；以及 通过所述仿真模型和优化工具箱对所述多个未知参数进行估计，并在所述仿真模型的输出电压与所述每一组测试数据中的输出电压之间的误差满足预定条件时停止估计，以得到对应测试参数下的所述多个未知参数的最终值。2.根据权利要求1所述的锂离子电池的等效电路模型构建方法，其特征在于，对所述锂离子电池进行复合脉冲功率性能测试得到的输入电流为脉冲电流，且所述脉冲电流为标称电流的5倍。3.根据权利要求1所述的锂离子电池的等效电路模型构建方法，其特征在于，所述测试参数包括:输入脉冲电流、温度和锂离子电池的荷电状态。4.根据权利要求1所述的锂离子电池的等...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏海霞，李宝，周健，吴生先，耿玉军，张雁桥，
申请(专利权)人：北汽福田汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：