CN110031763A

CN110031763A - 一种锂离子电池等效电路数据参数估算的测试方法

Info

Publication number: CN110031763A
Application number: CN201910361513.8A
Authority: CN
Inventors: 李帅
Original assignee: National Energy New Energy Automobile Co Ltd
Current assignee: National Energy New Energy Automobile Co Ltd
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2019-07-19

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池等效电路数据参数估算的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、确定测试的温度；温度包括T1、T2、T3和T4；S2、确定单体最高电压、最低电压和电池总容量；S3、在每个温度点值处，进行全SOC范围的电芯充电试验；针对于每个温度点值，全SOC范围的电芯充电试验具体为：以1C进行全SOC范围的电芯充电放电试验，0％‑10％SOC时，每1％SOC放电休息1小时，10％‑90％soc每10％SOC1C放电休息1小时，90％‑100％SOC时，每1％soc 1C放电休息1小时。通过该测试方法可以规范性的提取电池充放电的必要数据进行电池模型的参数估算。并形成一般测试用例。

Description

一种锂离子电池等效电路数据参数估算的测试方法

技术领域

本发明属于锂离子电池测试的技术领域，应用于锂离子电池BMS系统，具体涉及一种锂离子电池等效电路数据参数估算的测试方法。

背景技术

近年来，随着环保和节能问题的日益突出，锂离子电池由于比能量高，绿色环保等优点，作为大容量动力电源，逐步在汽车、航天、船舶等领域都有了实际应用。锂离子电池的能量密度越来越高、容量越来越大、电池单体的串联数量也越来越多，在电池组的长期使用过程中，由于组成的电池模块的多节锂离子电池一致性较差引起某一节或者几节电池出现过充过放的现象，进而引起整个电池模块的性能下降，容量不足，甚至导致失效严重影响使用寿命。对于电池组来说，电池管理系统不可缺少。

动力锂离子电池组的荷电状态(SOC)是表征锂电池组状态的重要参数之一，准确估算SOC是锂电池组安全和优化控制充放电能量的保证。电池以SOC描述电池剩余电量，是电池使用过程中的重要参数。电动汽车要求准确估计电池SOC，从充分发挥电池能力和提高安全性两个角度对电池进行高效管理，以进一步提高整车性能；SOC不仅能为驾驶员提供续航里程的确切信息，而且也将直接影响到电池管理系统的决策和控制。比如，电动汽车上除了利用电压来判断电池充放电状态外，有时可以利用SOC来做为充放电判断的标准，因为SOC是真正反映电池内部电量多少的指标。

传统电池管理系统SOC估算的精度不高，目前使用较多的电流积分法应用中遇到的问题有：动力电池可能在任何一个SOC开始工作，如果初始SOC就有误差，那么这个误差是无法消除的，因为电流积分法是一个纯积分环节，纯积分环节本身无法消除初值带来的误差。因此SOC初值的准确估计直接影响整个电流积分法估计的精度。而且由于电流测量不准，将造成SOC计算误差，长期积累，误差越来越大；在高温状态和电流波动剧烈的情况下，误差更大。所以有必要改进当前锂电池SOC的估算算法。

显然，对于锂离子电池的等效电路参数的检测和精确估算是对于SOC估计准确度的重点。现有的锂离子电池都是1阶等效电路进行估算，实际bms(battery managementsystem电池管理系统)的SOC估算精度较低。而且进行模型估算需要相当大的时间和人力，估算方法也五花八门。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种锂离子电池等效电路数据参数估算的测试方法。本发明为了能够准确估计锂离子电池的荷电状态(SOC)，同时对电池实际可用的最大充、放电功率进行预测，在研究电池充、放电过程中的滞回现象的基础上,建立基于电压滞回特性的二阶RC等效电路模型。为了避免因噪声统计特性造成的误差,将卡尔曼滤波算法应用到锂离子电池的SOC估计中，减少了估计过程中的模型误差和算法误差，提高了估计的鲁棒性。将电池电压、电流和SOC的估计值作为联合约束条件预测锂离子电池实际可用的最大充、放电功率,对电池做脉冲充、放电实验,实验分析表明，与混合脉冲功率特性(HPPC)测试方法相比，联合约束算法提高了预测电池功率的准确性。

本发明的目的是提供一种锂离子电池等效电路数据参数估算的测试方法，至少包括如下步骤：

S1、确定测试的温度；所述温度包括T1、T2、T3和T4；

S2、确定单体最高电压、最低电压和电池总容量；

S3、在每个温度点值处，进行全SOC范围的电芯充电放电试验；其中，针对于每个温度点值，所述全SOC范围的电芯充电放电试验具体为：

以1C(充放电倍率)进行全SOC范围的电芯充电放电试验，0％-10％SOC时，每1％SOC放电休息1小时，10％-90％soc每10％SOC 1C放电休息1小时，90％-100％SOC时，每1％soc 1C放电休息1小时。

进一步：所述T1＝40℃、T2＝20℃、T3＝0℃和T4＝-20℃。

本发明具有的优点和积极效果是：

通过采用上述技术方案，通过该测试方法可以规范性的提取电池充放电的必要数据进行电池模型的参数估算。并形成一般测试用例，本方法优点在于通用性已经准确性，可以对于卡尔曼滤波的soc估算方中电池模型的构造有着最简洁并满足需要的测试数据。

附图说明

图1为本发明优选实施例中的流程图；

图2为本发明优选实施例中电压滞回特性的示意图；

图3为本发明优选实施例中RC等效电路示意图；

图4为本发明优选实施例中RC等效电路拟合电压滞回特性的示意图；

图5为本发明优选实施例中电池充放电测试的流程图；

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

为了提高控制系统的安全行，本发明采用下述技术手段予以实现：

请参阅图2和图3、锂离子电池的充放电都有相应的滞后效应；

请参阅图4，锂离子电池滞回现象通过等效电路模型可以比较好的拟合；

请参阅图1、一种锂离子电池等效电路数据参数估算的测试方法，包括：

步骤一、确定测试温度选取T1，T2，T3，T4，以汽车动力电池为例，一般进行40℃,20℃,0℃,-20℃的温度选择；

步骤二、选定测试锂离子电池电芯，以及确定单体最高电压V1最低电压V2和电池总容量Q。

步骤三、请参阅图5，T1温度下，以1C(Q安时)进行全SOC范围的电芯充电放电试验。0％-10％SOC时，每1％soc放电休息1小时，10％-90％soc每10％SOC 1C放电休息1小时，90％-100％SOC时，每1％soc 1C放电休息1小时。

步骤四、重复上述步骤三，直至完全测试出所有4个温度的充放电数据；

通过该测试方法可以规范性的提取电池充放电的必要数据进行电池模型的参数估算。并形成一般测试用例，本方法优点在于通用性已经准确性，可以对于卡尔曼滤波的soc估算方中电池模型的构造有着最简洁并满足需要的测试数据。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种锂离子电池等效电路数据参数估算的测试方法，其特征在于：至少包括如下步骤：

S1、确定测试的温度；所述温度包括T1、T2、T3和T4；

S2、确定单体最高电压、最低电压和电池总容量；

以1C进行全SOC范围的电芯充电放电试验，0％-10％SOC时，每1％SOC放电休息1小时，10％-90％soc每10％SOC1C放电休息1小时，90％-100％SOC时，每1％soc1C放电休息1小时。

2.根据权利要求1所述锂离子电池等效电路数据参数估算的测试方法，其特征在于：所述T1＝40℃、T2＝20℃、T3＝0℃和T4＝-20℃。