CN117120857A - 基于双分支等效电路模型的电池模拟方法 - Google Patents

基于双分支等效电路模型的电池模拟方法 Download PDF

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Abstract

提供一种由包括处理器和存储器的计算装置执行的电池模拟方法。所述方法包括以下步骤：选择包括第一分支和第二分支的电池的等效电路模型；设定第一分支和第二分支的容量比；接收电流值；估计分配给每个分支的分配电流值；更新每个分支的SOC；确定每个分支的开路电压值、串联电阻值、第一并联电阻值、第二并联电阻值、第一电容和第二电容；确定每个分支的第一并联电阻器的两端的第一电压值和第二并联电阻器的两端的第二电压值；计算所述电池的G参数值和H参数值；以及计算所述电池的估计电压值。

Description

基于双分支等效电路模型的电池模拟方法
技术领域
本公开涉及一种使用双分支(2-branch)等效电路模型的电池模拟方法。
背景技术
与其他储能装置相比，电池是高度可应用的且具有相对高的能量、功率密度等，因此，电池不仅广泛应用于便携式装置，而且广泛应用于由电驱动源驱动的电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)等。为了获得每次使用所需的容量和输出，可使用其中多个电池彼此串联和并联连接的电池组。为了有效地且安全地使用由电池或电池组驱动的电动装置，需要准确地估计内部状态。
可用于估计电池的内部状态的代表性模型可包括等效电路模型和电化学模型。
等效电路模型(ECM)通过初步实验确定虚拟等效电路组件(诸如，电阻R、电容C和开路电压Voc)如何根据变量(诸如，电流I、电压V和温度T)而变化。将这种趋势组织成表需要大量的时间和精力。此外，当结果在实验范围之外时，可靠性可能由于应该执行外推而降低。尽管存在这些问题，但是ECM具有简单的结构，因此，ECM广泛用于需要快速计算的电池管理系统(BMS)等。
电化学模型可通过电化学模拟电池中的现象来提高内部状态的估计准确度。然而，电化学模型需要太多的计算资源，因此不如ECM那样被广泛使用。
即使在简单的电池等效电路模型中，计算时间也在电池组的电池串联和并联连接的情况下快速增加。为了克服这些缺点，本发明人已经开发了一种GH-ECM方法(第10-2020-0096938号韩国专利申请)。通过将GH方法应用于ECM，提高了估计电池组中的电池状态的计算速度。
发明内容
技术问题
本公开提供一种用于通过使用GH双分支等效电路模型(ECM)来快速且准确地估计电池电压和内部状态的电池模拟方法，该电池模拟方法在保持GH-ECM方法的高计算速度的同时提高了ECM的准确度。
技术问题的解决方案
根据本公开的一方面，一种由包括处理器和存储器的计算装置执行的电池模拟方法包括：选择包括第一分支和第二分支的电池的等效电路模型，所述第一分支和所述第二分支包括串联连接的电压源、串联电阻器、并联连接的第一并联电阻器和第一电容器以及并联连接的第二并联电阻器和第二电容器；设定所述第一分支和所述第二分支的容量比；接收电流值；估计分配给每个分支的分配电流值；基于每个分支的所述分配电流值，更新每个分支的荷电状态(SOC)值；基于每个分支的所述SOC值，确定每个分支的开路电压值、串联电阻值、第一并联电阻值、第二并联电阻值、第一电容和第二电容；确定每个分支的所述第一并联电阻器的两端的第一电压值和所述第二并联电阻器的两端的第二电压值；基于每个分支的所述开路电压值、所述串联电阻值、所述第一电压值和所述第二电压值，计算所述电池的G参数值和H参数值；以及基于所述电池的所述G参数值和所述H参数值，计算所述电池的估计电压值。
根据本公开的另一方面，提供一种存储在介质中的计算机程序，用于通过使用包括处理器和存储器的计算装置来执行电池模拟方法。
本公开的有益效果
与先前的方法相比，本公开在准确度和适应性方面具有很大的改进。现有的等效电路模型(ECM)基于电池的均匀性，因为电流沿着单个路径流动。然而，因为电池中的不均匀性在诸如高C速率(放电速率)或低环境空气温度的特殊情况下增加，所以单路径(单分支(1-branch))ECM的准确度迅速降低。通过采用多个电流路径来反映模型中电池的不均匀性，本公开即使在上述特殊情况下也可实现高准确度。
附图说明
图1是示出根据实施例的用于执行电池模拟方法的计算装置的示意图。
图2示出了电池的单分支等效电路模型。
图3示出了根据实施例的存储在存储器中的单分支等效电路模型的参数数据。
图4a示出了取决于电池的荷电状态(SOC)值的串联电阻值Rs。
图4b示出了取决于电池的SOC值的第一并联电阻值Rp1和第二并联电阻值Rp2。
图5示出了根据实施例的执行电池模拟方法的电池模型。
图6示出了根据实施例的作为电池模型的双分支等效电路模型。
图7是根据实施例的用于描述由计算装置执行的电池模拟方法的流程图。
图8示出了根据实施例的根据电池模拟方法计算的估计电压值。
图9示出了根据实施例的用于执行确定容量比α的方法的电池模型。
图10是根据实施例的用于描述由计算装置执行的确定容量比α的方法的流程图。
具体实施方式
参照下面结合附图详细描述的本公开的实施例，本公开的优点和特征以及实现本公开的方法将变得容易理解。然而，本公开不限于下面呈现的实施例，而是可以以各种不同的形式体现，并且将理解，不脱离本公开的精神和技术范围的所有改变、等同方案和替代方案都包含在本公开中。提供下面描述的实施例以完整地公开本公开，使得本领域普通技术人员可彻底理解本公开的范围。在本公开的描述中，当认为相关技术的特定详细解释可能不必要地使本公开的本质模糊时，省略该相关技术的特定详细解释。
本申请中使用的术语仅用于描述具体实施例，并不旨在限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则单数形式意在也包括复数形式。此外，如本申请中使用的，术语“包括”、“具有”及其同源词可被解释为表示特定特征、数量、步骤、操作、组成元件、组件或它们的组合，但是不可被解释为排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、步骤、操作、组成元件、组件或它们的组合。将理解，尽管在此可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种组件，但是这些组件不应受这些术语的限制。上述术语仅用于将一个要素与另一要素区分开。
本公开中提出的多分支ECM通过使用两个或更多个分支来模拟电池的内部状态的不均匀性。这可在微观上解释为活性材料的不均匀性，并且可在宏观上解释为电池单体的不均匀性。例如，当电池以高放电速率(C速率)放电时，在微观上活性材料的外部部分中的锂可首先被使用，并且在宏观上靠近电池电极的部分中的锂可优先被使用，从而导致不均匀性。为了描述当使用电池时不可避免地发生的内部不均匀性，可以根据需要使用多条路径。此外，为了更好地反映材料特性，可进行分成正电极部分和负电极部分的修改。在这种情况下，可通过复杂的方法(诸如，增加并联连接的分支的数量或者串联连接分支束)，来准确地模拟电池中的非均匀状态。
尽管假设使用两个分支来描述本公开，但是在必要时可利用使用三个或更多个分支的电池等效电路模型。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例，其中相同或相应的要素始终由相同的附图标记表示，并且省略其重复描述。
图1是示出根据实施例的用于执行电池模拟方法的计算装置的示意图。
参照图1，计算装置100包括处理器110、存储器120和输入/输出装置130。
处理器110可执行基本的算术、逻辑和输入/输出操作。例如，处理器110可执行存储在存储器120中的程序代码，或者可读取存储在存储器120中的数据以使用该数据进行操作。处理器110可执行根据实施例的电池模拟方法。
处理器110可被配置为：选择电池的等效电路模型，等效电路模型包括第一分支和第二分支，第一分支和第二分支包括串联连接的电压源、串联电阻器、并联连接的第一并联电阻器和第一电容器以及并联连接的第二并联电阻器和第二电容器；设置第一分支和第二分支的容量比；接收电流值；估计分配给每个分支的分配电流值；基于每个分支的分配电流值更新每个分支的荷电状态(SOC)值；基于每个分支的SOC值确定每个分支的开路电压值、串联电阻值、第一并联电阻值、第二并联电阻值、第一电容和第二电容；确定每个分支的第一并联电阻器的两端的第一电压值和第二并联电阻器的两端的第二电压值；基于每个分支的开路电压值、串联电阻值、第一电压值和第二电压值来计算电池的G参数值和H参数值；以及基于电池的G参数值和H参数值来计算电池的估计电压值。
处理器110可通过重复执行以下操作来实现电池的模拟：接收新电流值，响应于接收到的新电流值来估计分配给每个分支的分配电流值，确定每个分支的SOC值、参数值以及第一电压值和第二电压值，计算电池的G参数值和H参数值以及电池的估计电压值。
在下面参照图7更详细地描述电池模拟方法。
作为计算装置100的处理器110可读取的记录介质的存储器120可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和永久大容量存储装置(诸如磁盘驱动器)。操作系统和至少一个程序或应用代码可存储在存储器120中。用于执行根据实施例的电池模拟方法的程序代码可存储在存储器120中。此外，查找表可存储在存储器120中，查找表响应于电池的SOC值定义在图3中示出的单分支等效电路模型(ECM)中使用的每个参数值的参数数据。
输入/输出装置130可从用户接收输入，可将输入发送到处理器110，并且可将从处理器110接收的信息输出给用户。计算装置100可包括通信模块，并且通信模块可从用户接收输入，可将输入发送到处理器110，并且可将从处理器110接收的信息发送给用户。
图2示出了电池的单分支等效电路模型。
如图2所示，单分支等效电路模型可以是二阶戴维南(Thevenin)模型。单分支等效电路模型包括串联连接的电压源Voc、串联电阻器Rs、并联连接的第一并联电阻器Rp1和第一电容器Cp1以及并联连接的第二并联电阻器Rp2和第二电容器Cp2。电压源Voc、串联电阻器Rs、第一并联电阻器Rp1和第一电容器Cp1以及第二并联电阻器Rp2和第二电容器Cp2可构成一个分支。
电池电流IB表示电池的放电电流，并且电池电压VB表示电池的端电压。具有负值的电池电流IB表示电池的充电电流。
并联连接的第一并联电阻器Rp1和第一电容器Cp1的两端处的电压被表示为第一电压V1，并且并联连接的第二并联电阻器Rp2和第二电容器Cp2的两端处的电压被表示为第二电压V2。
电压源Vs的开路电压值Voc、串联电阻值Rs、第一并联电阻值Rp1和第一电容Cp1以及第二并联电阻值Rp2和第二电容Cp2根据电池的SOC值而变化。例如，随着电池的SOC值减小，电压源Vs的开路电压值Voc减小，并且串联电阻值Rs增大。
可检查取决于电池的SOC值的开路电压值Voc、串联电阻值Rs、第一并联电阻值Rp1和第一电容Cp1以及第二并联电阻值Rp2和第二电容Cp2，并且可将它们存储在存储器120中。
尽管单分支等效电路模型是二阶戴维南模型，但是单分支等效电路模型也可以是不包括第二并联电阻器Rp2和第二电容器Cp2的一阶戴维南模型。
图3示出了根据实施例的存储在存储器中的单分支等效电路模型的参数数据。图4a示出了取决于电池的SOC值的串联电阻值Rs。图4b示出了取决于电池的SOC值的第一并联电阻值Rp1和第二并联电阻值Rp2。
参照图2和图3两者，SOC-Voc数据121可存储在存储器120中。取决于电池的SOC值的电压源Vs的开路电压值Voc可作为表存储在存储器120中。
SOC-Rs数据122可存储在存储器120中。取决于电池的SOC值的串联电阻值Rs可作为表存储在存储器120中。图4a示出了取决于电池的SOC值的串联电阻值Rs。随着电池的SOC值减小，串联电阻值Rs增大。尽管串联电阻值Rs在图4a中是归一化的值，但是实际的串联电阻值Rs也可存储在存储器120中。
SOC-Rp1和Rp2数据123可存储在存储器120中。取决于电池的SOC值的第一并联电阻值Rp1和第二并联电阻值Rp2可作为表存储在存储器120中。图4b示出了取决于电池的SOC值的第一并联电阻值Rp1和第二并联电阻值Rp2。尽管在图4b中第一并联电阻值Rp1和第二并联电阻值Rp2是归一化的值，但是实际的第一并联电阻值Rp1和实际的第二并联电阻值Rp2也可存储在存储器120中。
SOC-Cp1和Cp2数据124可存储在存储器120中。取决于电池的SOC值的第一电容Cp1和第二电容Cp2可作为表存储在存储器120中。根据另一实施例，因为第一电容Cp1和第二电容Cp2不会根据电池的SOC值而大幅变化，所以第一电容Cp1和第二电容Cp2可作为常数存储在存储器120中。
作为存储在存储器120中的数据的单分支等效电路模型的参数数据可包括SOC-Voc数据121、SOC-Rs数据122、SOC-Rp1和Rp2数据123以及SOC-Cp1和Cp2数据124。
图5示出了根据实施例的执行电池模拟方法的电池模型。
参照图5，电池模型200可由处理器110执行。当存储在存储器120中的用于执行电池模拟方法的程序代码由处理器110执行时，处理器110可作为电池模型200操作。
当初始值数据和输入数据被输入到电池模型200时，电池模型输出与输入数据对应的输出数据。根据示例，输入数据可以是电池的电流值，并且输出数据可以是电池的估计电压值。初始值数据可以是存储在存储器120中的单分支等效电路模型的参数数据。
可将容量比α输入到电池模型200。电池模型200可以是包括第一分支和第二分支的双分支等效电路模型。容量比α是第一分支和第二分支之间的容量比，并且第一分支的容量可以是第二分支的容量的α倍。第一分支可被定义为第一分支和第二分支中具有较大容量的分支，并且容量比α可等于或大于1。例如，容量比α可以是在大于或等于1且小于或等于10的范围内选择的值。根据另一示例，容量比α可以是在大于或等于1且小于或等于5的范围内选择的值。在具体示例中，容量比α可以是约2.2。
图6示出了根据实施例的作为电池模型的双分支等效电路模型。
参照图6，双分支等效电路模型对电池建模，并且包括彼此并联连接的第一分支BR1和第二分支BR2。在本说明书中，双分支等效电路模型被简称为等效电路模型，单分支等效电路模型被直接称为单分支等效电路模型。
由双分支等效电路模型建模的电池可以是一个电池单体、彼此串联和/或并联连接的多个电池单体或者包括多个电池单体的一个电池组。
电池单体可包括可再充电二次电池。例如，电池单体可包括镍镉电池、铅蓄电池、镍金属氢化物(NiMH)电池、锂离子电池和锂聚合物电池。
第一分支BR1包括串联连接的电压源Vs1、串联电阻器Rs1、并联连接的第一并联电阻器Rp11和第一电容器Cp11以及并联连接的第二并联电阻器Rp21和第二电容器Cp21。在第一分支BR1中，并联连接的第一并联电阻器Rp11和第一电容器Cp11的两端处的电压被表示为第一电压V11，并且并联连接的第二并联电阻器Rp21和第二电容器Cp21的两端处的电压被表示为第二电压V21。
第二分支BR2也包括串联连接的电压源Vs2、并联连接的串联电阻器Rs2、第一并联电阻器Rp12和第一电容器Cp12、以及并联连接的第二并联电阻器Rp22和第二电容器Cp22。在第二分支BR2中，在并联连接的第一并联电阻器Rp12和第一电容器Cp12的两端处的电压被表示为第一电压V12，并且在并联连接的第二并联电阻器Rp22和第二电容器Cp22的两端处的电压被表示为第二电压V22。
第一分支BR1的容量Q1是第二分支BR2的容量Q2的α倍。第一分支BR1的容量Q1是总电池容量Q的α/(α+1)倍，并且第一分支BR1的容量Q2是总电池容量Q的1/(α+1)倍。总电池容量Q与第一分支BR1的容量Q1和第二分支BR2的容量Q2之和相同。
电池电流IB被分配给第一分支BR1和第二分支BR2。流过第一分支BR1的电流被称为第一分配电流I1，并且流过第二分支BR2的电流被称为第二分配电流I2。第一分配电流I1和第二分配电流I2之和与电池电流IB相同。电池电压VB是电池的端电压。
图7是根据实施例的用于描述由计算装置执行的电池模拟方法的流程图。
参照图7，接收对电池建模的单分支等效电路模型的参数数据(S10)。单分支等效电路模型的参数数据可包括SOC-Voc数据121(参见图3)、SOC-Rs数据122(参见图3)、SOC-Rp1和Rp2数据123(参见图3)以及SOC-Cp1和Cp2数据124(参见图3)中的至少一者，并且可存储在存储器120(参见图3)中。根据示例，无论SOC值如何，第一电容Cp1和第二电容Cp2都可以是常数。
可设定第一分支BR1和第二分支BR2的容量比α(S20)。第一分支BR1的容量Q1和第二分支BR2的容量Q2之和与总电池容量Q相同。第一分支BR1的容量Q1是总电池容量Q的α/(α+1)倍，并且第一分支BR1的容量Q2是总电池容量Q的1/(α+1)倍。
根据示例，容量比α可以是在大于或等于1且小于或等于10的范围内选择的值。根据另一示例，容量比α可以是在大于或等于1且小于或等于5的范围内选择的值。在具体示例中，容量比α可以是约2.2。
下面将参照图9和图10更详细地描述确定容量比α的方法。
根据实施例的电池模拟方法，针对在每个预设时序间隔Δt输入到电池模型200的电流值重复执行操作S30至S110，并且在每个预设时序间隔Δt输出与在每个预设时序间隔Δt输入的电流值对应的估计电压值。当估计电压值与实际电压值没有差异时，电池模型200很好地对实际电池建模。
将简要描述从比当前时序k早预设时序间隔Δt的先前时序k-1执行操作S30到S100的处理。
可输入先前时序k-1的电流值IB[k-1](S30)。估计分配给第一分支BR1的分配电流值I1[k-1]和分配给第二分支BR2的分配电流值I2[k-1](S40)。基于第一分支BR1的分配电流值I1[k-1]和第二分支BR2的分配电流值I2[k-1]来更新第一分支BR1的SOC值SOC1[k-1]和第二分支BR2的SOC值SOC2[k-1](S50)。
基于第一分支BR1的SOC值SOC1[k-1]和第二分支BR2的SOC值SOC2[k-1]，更新第一分支BR1的开路电压值Voc1[k-1]、串联电阻值Rs1[k-1]、第一并联电阻值Rp11[k-1]、第二并联电阻值Rp21[k-1]、第一电容Cp11[k-1]和第二电容Cp21[k-1]以及第二分支BR2的开路电压值Voc2[k-1]、串联电阻值Rs2[k-1]、第一并联电阻值Rp12[k-1]、第二并联电阻值Rp22[k-1]、第一电容Cp12[k-1]和第二电容Cp22[k-1](S60)。更新第一分支BR1的第一并联电阻器RP11两端的第一电压值V11[k-1]和第二并联电阻器RP21两端的第二电压值V21[k-1]以及第二分支BR2的第一并联电阻器RP12两端的第一电压值V12[k-1]和第二并联电阻器RP22两端的第二电压值V22[k-1](S70)。
可基于第一分支BR1的开路电压值Voc1[k-1]、串联电阻值Rs1[k-1]、第一电压值V11[k-1]、第二电压值V21[k-1]以及第二分支BR2的开路电压值Voc2[k-1]、串联电阻值Rs2[k-1]、第一电压值V12[k-1]和第二电压值V22[k-1]，来计算第一分支BR1的G参数值G1[k-1]和H参数值H1[k-1]以及第二分支BR2的G参数值G2[k-1]和H参数值H2[k-1](S80)。可基于第一分支BR1的G参数值G1[k-1]和H参数值H1[k-1]以及第二分支BR2的G参数值G2[k-1]和H参数值H2[k-1]来计算电池的G参数值GB[k-1]和H参数值HB[k-1](S90)。可基于电池的G参数值GB[k-1]和H参数值HB[k-1]来计算电池的估计电压值VB_est[k-1](S100)。
当预设时序间隔Δt过去(S110)而达到当前时序k时，输入当前时序k的电流值IB[k](S30)。输入电流IB被分配给第一分支BR1和第二分支BR2。
估计分配给第一分支BR1的第一分配电流值I1[k]和分配给第二分支BR2的第二分配电流值I2[k](S40)。可基于在先前时序k-1更新的第一分支BR1的第一开路电压值Voc1[k-1]、第一串联电阻值Rs1[k-1]、第一电压值V11[k-1]和第二电压值V21[k-1]以及第二分支BR2的第二开路电压值Voc2[k-1]、第二串联电阻值Rs2[k-1]、第一电压值V12[k-1]和第二电压值V22[k-1]、以及在当前时序k接收到的电流值IB[k]来估计第一分配电流值I1[k]。
根据示例，可通过使用式1来估计第一分配电流值I1[k]。
[式1]
I1[k]＝{(Voc1[k-1]-V11[k-1]-V21[k-1])-(Voc2[k-1]-V12[k-1]-V22[k-1])+IB[k]Rs2[k-1]}/(Rs1[k-1]+Rs2[k-1])
第一开路电压值Voc1[k-1]和第二开路电压值Voc2[k-1]以及第一串联电阻值Rs1[k-1]和第二串联电阻值Rs2[k-1]可以是在先前时序k-1的操作S60中更新的值。第一分支BR1的第一电压值V11[k-1]和第二电压值V21[k-1]以及第二分支BR2的第一电压值V12[k-1]和第二电压值V22[k-1]可以是在先前时序k-1的操作S70中更新的值。
可通过使用式2来估计第二分配电流值I2[k]。
[式2]
I2[k]＝IB[k]-I1[k]
基于第一分配电流值I1[k]来更新第一分支BR1的第一SOC值SOC1[k]，并且基于第二分配电流值I2[k]来更新第二分支BR2的第二SOC值SOC2[k](S50)。例如，可通过使用电流积分法来计算第一SOC值SOC1[k]和第二SOC值SOC2[k]。
根据示例，可基于第一分配电流值I1[k]和先前时序k-1的第一SOC值SOC1[k-1]来计算第一SOC值SOC1[k]。例如，可通过使用式3来计算第一SOC值SOC1[k]。
[式3]
SOC1[k]＝SOC1[k-1]-(I1[k]×Δt)/(3600×Q1)
这里，Δt是先前时序k-1和当前时序k之间的差，即，预设时序间隔Δt，并且Q1是第一分支BR1的容量。第一分配电流值I1[k]是在操作S40中估计的值。
以相同的方式，可基于第二分配电流值I2[k]和先前时序k-1的第二SOC值SOC2[k-1]来计算第二SOC值SOC2[k]。例如，可通过使用式4来计算第二SOC值SOC2[k]。
[式4]
SOC2[k]＝SOC2[k-1]-(I2[k]×Δt)/(3600×Q2)
这里，Δt是先前时序k-1和当前时序k之间的差，即，预设时序间隔Δt，并且Q2是第二分支BR2的容量。第二分配电流值I2[k]是在操作S40中估计的值。
基于第一SOC值SOC1[k]更新第一分支BR1的第一开路电压值Voc1[k]、第一串联电阻值Rs1[k]、第一并联电阻值Rp11[k]、第二并联电阻值Rp21[k]、第一电容Cp11[k]和第二电容Cp21[k]，并且基于第二SOC值SOC2[k]更新第二分支BR2的第二开路电压值Voc2[k]、第二串联电阻值Rs2[k]、第一并联电阻值Rp12[k]、第二并联电阻值Rp22[k]、第一电容Cp12[k]和第二电容Cp22[k](S60)。
当在操作S50中确定第一SOC值SOC1[k]和第二SOC值SOC2[k]时，通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Voc数据121(参见图3)，第一分支BR1的第一开路电压值Voc1[k]被确定为与第一SOC值SOC1[k]对应的值，并且第二分支BR2的第二开路电压值Voc2[k]被确定为与第二SOC值SOC2[k]对应的值。
通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Rs数据122(参见图3)，第一分支BR1的第一串联电阻值Rs1[k]被确定为将与第一SOC值SOC1[k]对应的串联电阻值Rs(SOC1[k])乘以第一系数k1而获得的值，并且通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Rs数据122(参见图3)，第二分支BR2的第二串联电阻值Rs2[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的串联电阻值Rs(SOC2[k])乘以第六系数k6而获得的值。
可基于容量比α来确定第一系数k1和第六系数k6，例如，第一系数k1可以是1+1/α，并且第六系数k6可以是1+α。
例如，第一分支BR1的第一串联电阻值Rs1[k]可被确定为(1+1/α)×Rs(SOC1[k])，并且第二分支BR2的第二串联电阻值Rs2[k]可被确定为(1+α)×Rs(SOC2[k])。Rs(SOC[k])是SOC-Rs数据122(参见图3)的函数，并且是指与SOC值SOC[k]对应的串联电阻值。
通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Rp1和Rp2数据123(参见图3)，第一分支BR1的第一并联电阻值Rp11[k]被确定为将与第一SOC值SOC1[k]对应的第一并联电阻值Rp1(SOC1[k])乘以第二系数k2而获得的值，并且第一分支BR1的第二并联电阻值Rp21[k]被确定为将与第一SOC值SOC1[k]对应的第二并联电阻值Rp2(SOC1[k])乘以第三系数k3而获得的值。通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Rp1和Rp2数据123(参见图3)，第二分支BR2的第一并联电阻值Rp12[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的第一并联电阻值Rp1(SOC2[k])乘以第七系数k7而获得的值，并且第二分支BR2的第二并联电阻值Rp22[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的第二并联电阻值Rp2(SOC2[k])乘以第八系数k8而获得的值。
可基于容量比α确定第二系数k2、第三系数k3、第七系数k7和第八系数k8。例如，第二系数k2和第三系数k3可以是1+1/α，并且第七系数k7和第八系数k8可以是1+α。
例如，第一分支BR1的第一并联电阻值Rp11[k]可被确定为(1+1/α)×Rp1(SOC1[k])，并且第一分支BR1的第二并联电阻值Rp21[k]可被确定为(1+1/α)×Rp2(SOC1[k])。第二分支BR2的第一并联电阻值Rp12[k]可被确定为(1+α)×Rp1(SOC2[k])，并且第二分支BR2的第二并联电阻值Rp22[k]可被确定为(1+α)×Rp2(SOC2[k])。Rp1(SOC[k])和Rp2(SOC[k])是SOC-Rp1和Rp2数据123(参见图3)的函数，并且是指与SOC值SOC[k]对应的第一并联电阻值和第二并联电阻值。
通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Cp1和Cp2数据124(参见图3)，第一分支BR1的第一电容Cp11[k]被确定为将与第一SOC值SOC1[k]对应的第一电容Cp1(SOC1[k])乘以第四系数k4而获得的值，并且第一分支BR1的第二电容Cp21[k]被确定为将与第一SOC值SOC1[k]对应的第二电容Cp2(SOC1[k])乘以第五系数k5而获得的值。通过使用SOC-Cp1和Cp2数据124(参见图3)，第二分支BR2的第一电容Cp12[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的第一电容Cp1(SOC2[k])乘以第九系数k9而获得的值，并且第二分支BR2的第二电容Cp22[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的第二电容Cp2(SOC2[k])乘以第十系数k10而获得的值。
可基于容量比α确定第四系数k4、第五系数k5、第九系数k9和第十系数k10。例如，第四系数k4和第五系数k5可以是(1+1/α)-1，即，α/(1+α)，并且第九系数k9和第十系数k10可以是(1+α)-1，即1/(1+α)。
例如，第一分支BR1的第一电容Cp11[k]可被确定为α/(1+α)×Cp1(SOC1[k])，并且第一分支BR1的第二电容Cp21[k]可被确定为α/(1+α)×Cp2(SOC1[k])。第二分支BR2的第一电容Cp12[k]可被确定为1/(1+α)×Cp1(SOC2[k])，并且第二分支BR2的第二电容Cp22[k]可被确定为1/(1+α)×Cp2(SOC2[k])。Cp1(SOC[k])和Cp2(SOC[k])是SOC-Cp1和Cp2数据124(参见图3)的函数，并且是指与SOC值SOC[k]对应的第一电容和第二电容。
根据另一示例，无论第一SOC值SOC1[k]和第二SOC值SOC2[k]如何，第一分支BR1的第一电容Cp11[k]和第二电容Cp21[k]以及第二分支BR2的第一电容Cp12[k]和第二电容Cp22[k]都可被确定为常数。在这种情况下，第一分支BR1的第一电容Cp11[k]和第二分支BR2的第一电容Cp12[k]可以是α:1。此外，第一分支BR1的第二电容Cp21[k]和第二分支BR2的第二电容Cp22[k]也可以是α:1。
更新第一分支BR1的第一电压值V11[k]和第二电压值V21[k]以及第二分支BR2的第一电压值V12[k]和第二电压值V22[k](S70)。
可基于先前时序k-1的第一电压值V11[k-1]以及当前时序k的第一分配电流I1[k]、第一并联电阻值Rp11[k]和第一电容Cp11[k]，来更新第一分支BR1的第一电压值V11[k]。例如，可根据式5计算第一分支BR1的第一电压值V11[k]。
[式5]
可基于先前时序k-1的第二电压值V21[k-1]以及当前时序k的第一分配电流I1[k]、第二并联电阻值Rp21[k]和第二电容Cp21[k]，来更新第一分支BR1的第二电压值V21[k]。例如，可根据式6计算第一分支BR1的第二电压值V21[k]。
[式6]
可基于先前时序k-1的第一电压值V12[k-1]以及当前时序k的第二分配电流I2[k]、第一并联电阻值Rp12[k]和第一电容Cp12[k]，来更新第二分支BR2的第一电压值V12[k]。例如，可根据式7计算第二分支BR2的第一电压值V12[k]。
[式7]
可基于先前时序k-1的第二电压值V22[k-1]以及当前时序k的第二分配电流I2[k]、第二并联电阻值Rp22[k]和第二电容Cp22[k]，来更新第二分支BR2的第二电压值V22[k]。例如，可根据式8计算第二分支BR2的第二电压值V22[k]。
[式8]
可基于第一分支BR1的第一开路电压值Voc1[k]、第一串联电阻值Rs1[k]以及第一电压值V11[k]和第二电压值V21[k]来计算第一分支BR1的第一G参数值G1[k]和第一H参数值H1[k]，并且可基于第二分支BR2的第二开路电压值Voc2[k]、第二串联电阻值Rs2[k]以及第一电压值V12[k]和第二电压值V22[k]来计算第二分支BR2的第二G参数值G2[k]和第二H参数值H2[k](S80)。
第一G参数值G1[k]是指示电压对第一分支BR1的电流变化的灵敏度的值，并且第一H参数值H1[k]是指示通过第二分支BR2中的局部平衡电位分布和电阻分布确定的有效电位的值。此外，第二G参数值G2[k]是指示电压对第二分支BR2的电流变化的灵敏度的值，并且第二H参数值H2[k]是指示通过第二分支BR2中的局部平衡电位分布和电阻分布确定的有效电位的值。
根据示例，第一分支BR1的第一G参数值G1[k]可被确定为第一串联电阻值Rs1[k]，并且第二分支BR2的第二G参数值G2[k]可被确定为第二串联电阻值Rs2[k]。
第一分支BR1的第一H参数值H1[k]可被确定为通过从第一分支BR1的第一开路电压值Voc1[k]中减去第一电压值V11[k]和第二电压值V21[k]而获得的值。此外，第二分支BR2的第二H参数值H2[k]可被确定为通过从第二分支BR2的第二开路电压值Voc2[k]中减去第一电压值V12[k]和第二电压值V22[k]而获得的值。
可基于第一分支BR1的第一G参数值G1[k]和第一H参数值H1[k]以及第二分支BR2的第二G参数值G2[k]和第二H参数值H2[k]，来计算由电池模型200建模的电池的G参数值GB[k]和H参数值HB[k](S90)。
电池的G参数值GB[k]是指示电压对电池的电流变化的灵敏度的值，并且电池的H参数值HB[k]是指示通过电池中的局部平衡电位分布和电阻分布确定的有效电位的值。
可通过式9计算电池的G参数值GB[k]。
[式9]
GB[k]＝((G1[k])-1+(G2[k])-1)-1
可通过式10计算电池的H参数值HB[k]。
[式10]
HB[k]＝(H1[k]/G1[k]+H2[k]/G2[k])/(1/G1[k]+1/G2[k])
可基于电池的G参数值GB[k]和H参数值HB[k]来计算由电池模型200建模的电池的估计电压值VB_est[k](S100)。
电池的估计电压值VB_est[k]是与当前时序k的输入电流值IB[k]对应的电压值，并且可通过式11来计算。
[式11]
VB_est[k]＝HB[k]+GB[k]×IB[k]
图8示出了根据实施例的根据电池模拟方法计算的估计电压值。
图8示出了实际测量的电压值、通过使用单分支等效电路模型(ECM)估计的电压值以及根据本公开的通过使用双分支ECM估计的电压值。
实际电压值和通过使用单分支ECM估计的电压值之间的均方误差为24mV，并且实际电压值和通过使用双分支ECM估计的电压值之间的均方误差为15mV。
与通过使用单分支ECM估计的电压值相比，通过使用双分支ECM估计的电压值的偏差减少约38％。也就是说，当使用根据本公开的双分支ECM时，可更准确地对电池建模。
图9示出了根据实施例的用于执行确定容量比α的方法的电池模型。
参照图9，电池模型300可由处理器110执行。当存储在存储器120中的用于执行确定容量比的方法的程序代码由处理器110执行时，处理器110可作为电池模型300操作。电池模型300可与电池模型200相同。
当初始值数据和输入数据被输入到电池模型300时，电池模型300输出与输入数据对应的输出数据。输出数据被输入回电池模型300。可将预设容量比候选值αi输入到电池模型300。电池模型300可确定最优容量比α。输入数据可以是电池的电流值，并且输出数据可以是电池的计算电压值。初始值数据可以是存储在存储器120中的单分支ECM的参数数据。
图10是根据实施例的用于描述由计算装置执行的确定容量比α的方法的流程图。可在图7的操作S20中执行确定容量比α的方法。
参照图10，可在图7的操作S10中接收对电池建模的单分支ECM的参数数据，并且单分支ECM的参数数据可包括SOC-Voc数据121(参见图3)、SOC-Rs数据122(参见图3)、SOC-Rp1和Rp2数据123(参见图3)以及SOC-Cp1和Cp2数据124(参见图3)中的至少一者，并且可存储在存储器120(参见图3)中。
可设置第一分支BR1和第二分支BR2的容量比候选值αi(S21)。假设第一分支的容量是第二分支的容量的αi倍。第一分支BR1的容量Q1和第二分支BR2的容量Q2之和与总电池容量Q相同，第一分支BR1的容量Q1是总电池容量Q的αi/(αi+1)倍，并且第一分支BR1的容量Q2是总电池容量Q的1/(αi+1)倍。
容量比候选值αi可以是在大于或等于1且小于或等于10的范围内选择的多个值。根据另一示例，容量比候选值αi可以是在大于或等于1且小于或等于5的范围内选择的多个值。可以以0.1的间隔来选择容量比候选值αi。
基于根据实施例的确定容量比α的方法，在每个预设时序间隔Δt输入当将电流值施加到电池时在电池端子处测量的电流值和电压值，并且响应于输入的电流值和电压值在每个预设时序间隔Δt执行操作S22至S28。当电流值和电压值均被输入时，选择其他容量比候选值αj(S21)，并且对容量比候选值αj重复执行操作S22到S28。在操作S29中，将容量比候选值αi和αj中的最优容量比候选值确定为容量比α。
在下文中，将描述用于输出与针对容量比候选值αi的电流值对应的计算电压值的操作S22至S27。
将简要描述从比当前时序k早预设时序间隔Δt的先前时序k-1执行操作S22至S27的处理。
可输入先前时序k-1的电流值IB[k-1]和电压值VB[k-1](S22)。估计分配给第一分支BR1的分配电流值I1[k-1]和分配给第二分支BR2的分配电流值I2[k-1](S23)。基于第一分支BR1的分配电流值I1[k-1]和第二分支BR2的分配电流值I2[k-1]，更新第一分支BR1的SOC值SOC1[k-1]和第二分支BR2的SOC值SOC2[k-1](S24)。
基于第一分支BR1的SOC值SOC1[k-1]和第二分支BR2的SOC值SOC2[k-1]，更新第一分支BR1的开路电压值Voc1[k-1]、串联电阻值Rs1[k-1]、第一并联电阻值Rp11[k-1]、第二并联电阻值Rp21[k-1]、第一电容Cp11[k-1]和第二电容Cp21[k-1]以及第二分支BR2的开路电压值Voc2[k-1]、串联电阻值Rs2[k-1]、第一并联电阻值Rp12[k-1]、第二并联电阻值Rp22[k-1]、第一电容Cp12[k-1]和第二电容Cp22[k-1](S25)。更新第一分支BR1的第一并联电阻器Rp11的两端的第一电压值V11[k-1]和第二并联电阻器Rp21的两端的第二电压值V21[k-1]以及第二分支BR2的第一并联电阻器Rp12的两端的第一电压值V12[k-1]和第二并联电阻器Rp22的两端的第二电压值V22[k-1](S26)。
基于第一分支BR1的开路电压值Voc1[k-1]、分配电流值I1[k-1]、串联电阻值Rs1[k-1]、第一电压值V11[k-1]和第二电压值V21[k-1]以及第二分支BR2的开路电压值Voc2[k-1]、分配电流值I2[k-1]、串联电阻值Rs2[k-1]、第一电压值V12[k-1]和第二电压值V22[k-1]，计算电池的计算电压值VB_cal[k-1](S27)。
当预设时序间隔Δt过去(S110)而达到当前时序k时，输入当前时序k的电流值IB[k]和电压值VB[k](S22)。输入电流IB被分配给第一分支BR1和第二分支BR2。
估计分配给第一分支BR1的第一分配电流值I1[k]和分配给第二分支BR2的第二分配电流值I2[k](S23)。可基于在先前时序k-1更新的第一分支BR1的第一开路电压值Voc1[k-1]、第一串联电阻值Rs1[k-1]、第一电压值V11[k-1]和第二电压值V21[k-1]以及第二分支BR2的第二开路电压值Voc2[k-1]、第二串联电阻值Rs2[k-1]、第一电压值V12[k-1]和第二电压值V22[k-1]、以及在当前时序k接收到的电流值IB[k]，来估计第一分配电流值I1[k]。根据示例，可通过使用式1来估计第一分配电流值I1[k]。
第一开路电压值Voc1[k-1]和第二开路电压值Voc2[k-1]以及第一串联电阻值Rs1[k-1]和第二串联电阻值Rs2[k-1]可以是在先前时序k-1的操作S25中更新的值。第一分支BR1的第一电压值V11[k-1]和第二电压值V21[k-1]以及第二分支BR2的第一电压值V12[k-1]和第二电压值V22[k-1]可以是在先前时序k-1的操作S26中更新的值。
可通过使用式2来估计第二分配电流值I2[k]。
基于第一分配电流值I1[k]来更新第一分支BR1的第一SOC值SOC1[k]，并且基于第二分配电流值I2[k]来更新第二分支BR2的第二SOC值SOC2[k](S24)。例如，可通过使用电流积分法来计算第一SOC值SOC1[k]和第二SOC值SOC2[k]。
根据示例，可基于第一分配电流值I1[k]和先前时序k-1的第一SOC值SOC1[k-1]来计算第一SOC值SOC1[k]。可基于第二分配电流值I2[k]和先前时序k-1的第二SOC值SOC2[k-1]来计算第二SOC值SOC2[k]。例如，可通过使用式3来计算第一SOC值SOC1[k]，并且可通过使用式4来计算第二SOC值SOC2[k]。
基于第一SOC值SOC1[k]更新第一分支BR1的第一开路电压值Voc1[k]、第一串联电阻值Rs1[k]、第一并联电阻值Rp11[k]、第二并联电阻值Rp21[k]、第一电容Cp11[k]和第二电容Cp21[k]，并且基于第二SOC值SOC2[k]更新第二分支BR2的第二开路电压值Voc2[k]、第二串联电阻值Rs2[k]、第一并联电阻值Rp12[k]、第二并联电阻值Rp22[k]、第一电容Cp12[k]和第二电容Cp22[k](S25)。
当在操作S25中确定第一SOC值SOC1[k]和第二SOC值SOC2[k]时，通过使用SOC-Voc数据121(参见图3)，第一分支BR1的第一开路电压值Voc1[k]被确定为与第一SOC值SOC1[k]对应的值，并且第二分支BR2的第二开路电压值Voc2[k]被确定为与第二SOC值SOC2[k]对应的值。
通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Rs数据122(参见图3)，第一分支BR1的第一串联电阻值Rs1[k]被确定为将与第一SOC值SOC1[k]对应的串联电阻值Rs(SOC1[k])乘以第一系数k1而获得的值，并且通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Rs数据122(参见图3)，第二分支BR2的第二串联电阻值Rs2[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的串联电阻值Rs(SOC2[k])乘以第六系数k6而获得的值。
通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Rp1和Rp2数据123(参见图3)，第一分支BR1的第一并联电阻值Rp11[k]被确定为将与第一SOC值SOC1[k]对应的第一并联电阻值Rp1(SOC1[k])乘以第二系数k2而获得的值，并且第一分支BR1的第二并联电阻值Rp21[k]被确定为将与第一SOC值SOC1[k]对应的第二并联电阻值Rp2(SOC1[k])乘以第三系数k3而获得的值。通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Rp1和Rp2数据123(参见图3)，第二分支BR2的第一并联电阻值Rp12[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的第一并联电阻值Rp1(SOC2[k])乘以第七系数k7而获得的值，并且第二分支BR2的第二并联电阻值Rp22[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的第二并联电阻值Rp2(SOC2[k])乘以第八系数k8而获得的值。
通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Cp1和Cp2数据124(参见图3)，第一分支BR1的第一电容Cp11[k]被计算为将与第一SOC值SOC1[k]对应的第一电容Cp1(SOC1[k])乘以第四系数k4而获得的值，并且第一分支BR1的第二电容Cp21[k]被计算为将与第一SOC值SOC1[k]对应的第二电容Cp2(SOC1[k])乘以第五系数k5而获得的值。通过使用存储在存储器120(参见图3)中的SOC-Cp1和Cp2数据123(参见图3)，第二分支BR2的第一电容Cp12[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的第一电容Cp1(SOC2[k])乘以第九系数k9而获得的值，并且第二分支BR2的第二电容Cp22[k]被确定为将与第二SOC值SOC2[k]对应的第二电容Cp2(SOC2[k])乘以第十系数k10而获得的值。
根据另一示例，无论第一SOC值SOC1[k]和第二SOC值SOC2[k]如何，第一分支BR1的第一电容Cp11[k]和第二电容Cp21[k]以及第二分支BR2的第一电容Cp12[k]和第二电容Cp22[k]都可被确定为常数。
可基于容量比候选值αi来确定第一系数k1至第十系数k10。第一系数k1、第二系数k2和第三系数k3可以是1+1/αi，并且第六系数k6、第七系数k7和第八系数k8可以是1+αi。第四系数k4和第五系数k5可以是(1+1/αi)-1，即，αi/(1+αi)，第九系数k9和第十系数k10可以是(1+αi)-1，即，1/(1+αi)。
在这种情况下，第一分支BR1的第一串联电阻值Rs1[k]、第一并联电阻值Rp11[k]和第二并联电阻值Rp21[k]可分别被确定为(1+1/αi)×Rs(SOC1[k])、(1+1/αi)×Rp1(SOC1[k])和(1+1/αi)×Rp2(SOC1[k])。第一分支BR1的第一电容Cp11[k]和第二电容Cp21[k]可分别被确定为αi/(1+αi)×Cp1(SOC1[k])和αi/(1+αi)×Cp2(SOC1[k])。
第二分支BR2的第二串联电阻值Rs2[k]、第一并联电阻值Rp12[k]和第二并联电阻值Rp22[k]可分别被确定为(1+αi)×Rs(SOC2[k])、(1+αi)×Rp1(SOC2[k])和(1+αi)×Rp2(SOC2[k])。第二分支BR2的第一电容Cp12[k]和第二电容Cp22[k]可分别被确定为1/(1+αi)×Cp1(SOC2[k])和1/(1+αi)×Cp2(SOC2[k])。
更新第一分支BR1的第一电压值V11[k]和第二电压值V21[k]以及第二分支BR2的第一电压值V12[k]和第二电压值V22[k](S26)。
可基于先前时序k-1的第一电压值V11[k-1]以及当前时序k的第一分配电流I1[k]、第一并联电阻值Rp11[k]和第一电容Cp11[k]来更新第一分支BR1的第一电压值V11[k]。例如，可根据式5计算第一分支BR1的第一电压值V11[k]。
可基于先前时序k-1的第二电压值V21[k-1]以及当前时序k的第一分配电流I1[k]、第二并联电阻值Rp21[k]和第二电容Cp21[k]来更新第一分支BR1的第二电压值V21[k]。例如，可根据式6计算第一分支BR1的第二电压值V21[k]。
可基于先前时序k-1的第一电压值V12[k-1]以及当前时序k的第二分配电流I2[k]、第一并联电阻值Rp12[k]和第一电容Cp12[k]来更新第二分支BR2的第一电压值V12[k]。例如，可根据式7计算第二分支BR2的第一电压值V12[k]。
可基于先前时序k-1的第二电压值V22[k-1]以及当前时序k的第二分配电流I2[k]、第二并联电阻值Rp22[k]和第二电容Cp22[k]来更新第二分支BR2的第二电压值V22[k]。例如，可根据式8计算第二分支BR2的第二电压值V22[k]。
基于第一分支BR1的第一开路电压值Voc1[k]、第一分配电流值I1[k]、第一串联电阻值Rs1[k]、第一电压值V11[k]和第二电压值V21[k]来计算电池的第一计算电压值VB1_cal[k]，并且基于第二分支BR2的第二开路电压值Voc2[k]、第二分配电流值I2[k]、第二串联电阻值Rs2[k]、第一电压值V12[k]和第二电压值V22[k]来计算电池的第二计算电压值VB2_cal[k]。
例如，可通过式12来计算第一计算电压值VB1_cal[k]和第二计算电压值VB2_cal[k]。
[式12]
VB1_cal＝Voc1[k]-V11[k]-V21[k]-I1[k]Rs1[k]
VB2_cal＝Voc2[k]-V12[k]-V22[k]-I2[k]Rs2[k]
基于第一计算电压值VB1_cal[k]和第二计算电压值VB2_cal[k]确定电池的计算电压值VB_cal[k](S27)。例如，电池的计算电压值VB_cal[k]可以是第一计算电压值VB1_cal[k]和第二计算电压值VB2_cal[k]中的一个，或者可以是第一计算电压值VB1_cal[k]和第二计算电压值VB2_cal[k]的平均值。
可将第一计算电压值VB1_cal[k]和第二计算电压值VB2_cal[k]之间的偏差与预设参考值进行比较，并且当第一计算电压值VB1_cal[k]和第二计算电压值VB2_cal[k]之间的偏差在预设参考值内时，可基于第一计算电压值VB1_cal[k]和第二计算电压值VB2_cal[k]确定电池的计算电压值VB_cal[k]。
当第一计算电压值VB1_cal[k]和第二计算电压值VB2_cal[k]之间的偏差超过预设参考值时，可不对容量比候选值αi执行计算电池的计算电压值的处理，但是可对其他容量比候选值αj执行计算电池的计算电压值的处理。
当计算电池的计算电压值VB_cal[k](S27)时，输入下一时序k+1的电流值IB[k+1]和电压值VB[k+1](S22)。通过针对输入电流值IB[k+1]重复执行操作S23至S27来计算计算电压值VB_cal[k+1]。以这种方式，可计算所有电流值的计算电压值。
接下来，还可针对其他容量比候选值αj计算所有电流值的计算电压值。
可计算针对每个容量比候选值αj的计算电压值VB_cal[k]和在操作S22中输入的电压值VB_cal[k]之间的误差，并且可将具有最小误差的容量比候选值αj确定为容量比α(S29)。例如，可通过式13确定容量比α。
[式13]
因为如上所述确定的容量比α反映了电池的内部状态的不均匀性，所以可提供电池的准确建模和模拟。
本公开的精神不限于上述实施例，并且等同于权利要求或从其等同地改变的所有范围以及下面描述的权利要求都属于本公开的精神的范围。

Claims (13)

1.一种由包括处理器和存储器的计算装置执行的电池模拟方法，所述电池模拟方法包括：
选择包括第一分支和第二分支的电池的等效电路模型，所述第一分支和所述第二分支包括串联连接的电压源、串联电阻器、并联连接的第一并联电阻器和第一电容器以及并联连接的第二并联电阻器和第二电容器；
设定所述第一分支和所述第二分支的容量比；
接收电流值；
估计分配给每个分支的分配电流值；
基于每个分支的所述分配电流值，更新每个分支的荷电状态(SOC)值；
基于每个分支的所述SOC值，确定每个分支的开路电压值、串联电阻值、第一并联电阻值、第二并联电阻值、第一电容和第二电容；
确定每个分支的所述第一并联电阻器的两端的第一电压值和所述第二并联电阻器的两端的第二电压值；
基于每个分支的所述开路电压值、所述串联电阻值、所述第一电压值和所述第二电压值，计算所述电池的G参数值和H参数值；以及
基于所述电池的所述G参数值和所述H参数值，计算所述电池的估计电压值。
2.根据权利要求1所述的电池模拟方法，其中，
所述电池的所述G参数值是指示电压对所述电池的电流变化的灵敏度的值，并且
所述电池的所述H参数是指示通过所述电池中的局部平衡电位分布和电阻分布确定的有效电位的值。
3.根据权利要求1所述的电池模拟方法，其中，计算所述电池的所述G参数值和所述H参数值的步骤包括：
基于每个分支的所述开路电压值、所述串联电阻值、所述第一电压值和所述第二电压值，计算每个分支的G参数值和H参数值；以及
基于每个分支的所述G参数值和所述H参数值，计算所述电池的G参数值和H参数值。
4.根据权利要求3所述的电池模拟方法，其中，
每个分支的所述G参数值被确定为每个分支的所述串联电阻值，并且
每个分支的所述H参数值被确定为通过从每个分支的所述开路电压值中减去每个分支的所述第一电压值和所述第二电压值而获得的值。
5.根据权利要求3所述的电池模拟方法，其中，
通过GB[k]＝((G1[k])-1+(G2[k])-1)-1确定所述电池的所述G参数值，并且
通过HB[k]＝(H1[k]/G1[k]+H2[k]/G2[k])/(1/G1[k]+1/G2[k])确定所述电池的所述H参数值，
其中，GB[k]和HB[k]分别是所述电池的所述G参数值和所述H参数值，G1[k]和H2[k]分别是所述第一分支的所述G参数值和所述H参数值，G1[k]和H2[k]分别是所述第二分支的所述G参数值和所述H参数值。
6.根据权利要求1所述的电池模拟方法，其中，通过VB_est[k]＝HB[k]+GB[k]×IB[k]计算所述电池的估计电压值，
其中，VB_est[k]是所述电池的所述估计电压值，GB[k]和HB[k]分别是所述电池的所述G参数值和所述H参数值，并且IB[k]是所述电流值。
7.根据权利要求1所述的电池模拟方法，还包括：接收对于单分支等效电路模型收集的针对SOC值的多个参数值中的每个参数值的参数数据，所述单分支等效电路模型包括串联连接的电压源、串联电阻器、并联连接的第一并联电阻器和第一电容器以及并联连接的第二并联电阻器和第二电容器，
其中，所述多个参数值包括所述单分支等效电路模型的开路电压值、串联电阻值、第一并联电阻值、第二并联电阻值、第一电容和第二电容。
8.根据权利要求7所述的电池模拟方法，其中，通过参考所述参数数据，基于每个分支的所述SOC值以及所述第一分支和所述第二分支的容量比α，确定每个分支的所述开路电压值、所述串联电阻值、所述第一并联电阻值、所述第二并联电阻值、所述第一电容和所述第二电容，
其中，所述第一分支的容量和所述第二分支的容量被设定为α:1。
9.根据权利要求1所述的电池模拟方法，其中，
基于每个分支的所述第一并联电阻器的两端的第一先前电压值、分配给每个分支的所述分配电流值以及每个分支的所述第一并联电阻值和所述第一电容，计算每个分支的所述第一电压值，并且
基于每个分支的所述第二并联电阻器的两端的第二先前电压值、分配给每个分支的所述分配电流值以及每个分支的所述第二并联电阻值和所述第二电容，计算每个分支的所述第二电压值。
10.根据权利要求1所述的电池模拟方法，其中，基于每个分支的先前SOC值和每个分支的所述分配电流值，通过使用电流积分法来计算每个分支的所述SOC值。
11.根据权利要求1所述的电池模拟方法，其中，基于所述电流值、所述第一分支和所述第二分支中的每个分支的先前开路电压值、先前串联电阻值、第一先前电压值和第二先前电压值，计算每个分支的所述分配电流值。
12.根据权利要求1所述的电池模拟方法，其中，设定所述第一分支和所述第二分支的容量比的步骤包括：
选择所述第一分支和所述第二分支的候选容量比；
接收输入电流值和输入电压值；
估计分配给每个分支的分配电流值；
基于每个分支的所述分配电流值，更新每个分支的SOC值；
基于每个分支的所述SOC值，确定每个分支的开路电压值、串联电阻值、第一并联电阻值、第二并联电阻值、第一电容和第二电容；
确定每个分支的所述第一并联电阻器的两端的第一电压值和所述第二并联电阻器的两端的第二电压值；
计算所述电池的计算电压值；以及
将所述输入电压值和所述电池的所述计算电压值之间的差是最小值的情况下的候选容量比确定为所述容量比。
13.一种存储在介质中的计算机程序，用于通过使用包括处理器和存储器的计算装置来执行根据权利要求1至12中任一项所述的电池模拟方法。
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