鋰離子電池模型參數(shù)變化的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池管理與電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池模型參數(shù)變化的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)相比，電動(dòng)汽車(chē)的行駛經(jīng)濟(jì)性較好，能有效降低行駛中的污染。但電動(dòng)汽車(chē)中動(dòng)力電池性能的影響因素較多，電池的狀態(tài)量隨充放電進(jìn)行發(fā)生變化，造成電池模型參數(shù)的變化和性能的變化。電池管理系統(tǒng)中預(yù)測(cè)相關(guān)的問(wèn)題包括電池剩余放電時(shí)間預(yù)測(cè)、電池剩余放電容量預(yù)測(cè)、電池剩余放電能量預(yù)測(cè)、車(chē)輛續(xù)駛里程預(yù)測(cè)等等，其中的未來(lái)充放電過(guò)程較長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)量可能發(fā)生較大的變化。因此對(duì)電池預(yù)測(cè)相關(guān)的一類(lèi)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，需要專(zhuān)門(mén)考慮未來(lái)充放電過(guò)程中的模型參數(shù)變化，以提高電池性能的估計(jì)精度。
[0003]電池模型用于計(jì)算某一電流輸入下的電池電壓輸出，是電池電壓估計(jì)、剩余放電時(shí)間預(yù)測(cè)、剩余放電能量預(yù)測(cè)等問(wèn)題的基礎(chǔ)。電池初始的模型參數(shù)標(biāo)定值可能存在誤差，需要在運(yùn)行中對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)辨識(shí)，對(duì)初始誤差進(jìn)行修正。作為復(fù)雜的電化學(xué)元件，鋰離子電池的模型參數(shù)受到很多狀態(tài)量的影響，如電池荷電狀態(tài)S0C、電池溫度以及耐久性SOH等等。為準(zhǔn)確獲得未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中的電池模型參數(shù)值，需要對(duì)電池未來(lái)的狀態(tài)量變化進(jìn)行分析。因此，準(zhǔn)確的電池性能預(yù)測(cè)結(jié)果需要結(jié)合模型誤差實(shí)時(shí)修正以及未來(lái)參數(shù)變化預(yù)測(cè)這兩個(gè)過(guò)程。
[0004]在電池模型參數(shù)計(jì)算方面，目前相關(guān)技術(shù)中公開(kāi)了一些電池模型參數(shù)的辨識(shí)方法。這些方法都是基于電池當(dāng)前的數(shù)據(jù)采集值，對(duì)電池當(dāng)前時(shí)刻的模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，沒(méi)有涉及電池未來(lái)運(yùn)行中的狀態(tài)預(yù)測(cè)和模型參數(shù)預(yù)測(cè)，計(jì)算精度不高。因此，有必要對(duì)電池動(dòng)態(tài)充放電情況下的未來(lái)參數(shù)變化進(jìn)行預(yù)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0006]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種鋰離子電池模型參數(shù)變化的預(yù)測(cè)方法，該方法能夠提高電池預(yù)測(cè)相關(guān)問(wèn)題的計(jì)算精度。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種鋰離子電池模型參數(shù)變化的預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例公開(kāi)了一種鋰離子電池模型參數(shù)變化的預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟:采集鋰離子電池的電池?cái)?shù)據(jù)，并確定未來(lái)運(yùn)行過(guò)程的充放電電流預(yù)測(cè)值，其中，所述電池?cái)?shù)據(jù)包括電流測(cè)量值、端電壓測(cè)量值和溫度測(cè)量值；將所述電流測(cè)量值輸入電池模型以計(jì)算電池端電壓，并將所述電池端電壓與所述端電壓測(cè)量值進(jìn)行比較，從而對(duì)電池模型的初始參數(shù)進(jìn)行修正；根據(jù)所述電流預(yù)測(cè)值對(duì)未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中所述電池模型的狀態(tài)量變化進(jìn)行預(yù)測(cè)；根據(jù)所述電池模型的狀態(tài)量變化的預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中所述電池模型的參數(shù)變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，以得到初始預(yù)測(cè)結(jié)果；根據(jù)修正后的電池模型的參數(shù)和所述初始預(yù)測(cè)結(jié)果得到最終的電池模型的參數(shù)變化的預(yù)測(cè)結(jié)果。
[0009]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的鋰離子電池模型參數(shù)變化的預(yù)測(cè)方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0010]在一些示例中，所述電池模型的狀態(tài)量包括荷電狀態(tài)SOC和溫度。
[0011 ] 在一些示例中，所述未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中所述電池模型的荷電狀態(tài)SOC變化的預(yù)測(cè)值滿(mǎn)足如下函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)為:
[0012]SOCfut (tfut) = fsoc (soc (t)，t, tfut, Ifut)，
[0013]其中，Ifut為電流預(yù)測(cè)值，當(dāng)前時(shí)刻t為預(yù)測(cè)時(shí)間段的起始時(shí)間，終止時(shí)間為放電截止時(shí)刻tend，當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的SOC為soc(t)，tfut為預(yù)測(cè)時(shí)間段上的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，t fut對(duì)應(yīng)的電流預(yù)測(cè)值為Ifut (tfut)，tfu^刻對(duì)應(yīng)的荷電狀態(tài)預(yù)測(cè)值為SOC fut(tfut);
[0014]所述未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中所述電池模型的溫度變化的預(yù)測(cè)值滿(mǎn)足如下函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)為:
[0015]Tfut (tfut) = fT (T (t)，t, tfut, Ifut)，
[0016]其中，tfut時(shí)刻對(duì)應(yīng)的溫度預(yù)測(cè)值為T(mén) fut(tfut)，t為當(dāng)前時(shí)刻，T(t)為當(dāng)前時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的電池溫度。
[0017]在一些示例中，所述未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中所述電池模型的歐姆內(nèi)阻變化的預(yù)測(cè)值滿(mǎn)足如下函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)為:
[001 8] Rohm, fut, ori (tfut) — f Rohm (SOCfut (tfut)，Tfut (tfut))，
[0019]其中，SOCfut(tfut)和Tfut(tfut)分別為tfut時(shí)刻對(duì)應(yīng)的荷電狀態(tài)預(yù)測(cè)值和溫度預(yù)測(cè)值；
[0020]所述未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中所述電池模型的極化內(nèi)阻變化的預(yù)測(cè)值滿(mǎn)足如下函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)為:
[0021 ] Rpo1 fut, on (tfut) = fRpo (SOCfut (tfut)，Tfut (tfut))；
[0022]所述未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中所述電池模型的極化時(shí)間常數(shù)變化的預(yù)測(cè)值滿(mǎn)足如下函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)為:
[0023]τ ρθιfut_ori (tfut) = f τρο (SOCfut (tfut)，Tfut (tfut))。
[0024]在一些示例中，最終的電池模型的歐姆內(nèi)阻變化的預(yù)測(cè)結(jié)果通過(guò)如下公式得到，所述公式為:
[0025]Rohm, fut (tfut) — Rohm, fut, ori (tfut) + 八 Rohm，
[0026]其中，Δ Rcihni為歐姆內(nèi)阻變化的預(yù)測(cè)值的修正量；
[0027]最終的電池模型的極化內(nèi)阻變化的預(yù)測(cè)結(jié)果通過(guò)如下公式得到，所述公式為:
[0028]Rpoj fut (tfut) — Rpo, fut, ori (^fut) + ^ Rpo，
[0029]其中，△ Rpci為極化內(nèi)阻變化的預(yù)測(cè)值的修正量；
[0030]最終的電池模型的極化時(shí)間常數(shù)變化的預(yù)測(cè)結(jié)果通過(guò)如下公式得到，所述公式為:
[0031]τ PO, fut (tfut) — τ PO, fut, ori (tfut) + A Tpo，
[0032]其中，Δ τρει為極化時(shí)間常數(shù)變化的預(yù)測(cè)值的修正量。
[0033]本發(fā)明第二方面的實(shí)施例公開(kāi)了一種鋰離子電池模型參數(shù)變化的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括:采集模塊，用于采集鋰離子電池的電池?cái)?shù)據(jù)，并確定未來(lái)運(yùn)行過(guò)程的充放電電流預(yù)測(cè)值，其中，所述電池?cái)?shù)據(jù)包括電流測(cè)量值、端電壓測(cè)量值和溫度測(cè)量值；修正模塊，用于將所述電流測(cè)量值輸入電池模型以計(jì)算電池端電壓，并將所述電池端電壓與所述端電壓測(cè)量值進(jìn)行比較，從而對(duì)電池模型的初始參數(shù)進(jìn)行修正；狀態(tài)量預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)所述電流預(yù)測(cè)值對(duì)未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中所述電池模型的狀態(tài)量變化進(jìn)行預(yù)測(cè)；模型參數(shù)初始預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)所述電池模型的狀態(tài)量變化的預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中所述電池模型的參數(shù)變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，以得到初始預(yù)測(cè)結(jié)果；模型參數(shù)最終預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)修正后的電池模型的參數(shù)和所述初始預(yù)測(cè)結(jié)果得到最終的電池模型的參數(shù)變化的預(yù)測(cè)結(jié)果。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，根據(jù)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前的電池模型參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)辨識(shí)，修正模型參數(shù)的初始誤差。同時(shí)，對(duì)電池未來(lái)狀態(tài)變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，以確定未來(lái)運(yùn)行過(guò)程中模型參數(shù)的變化。將模型自適應(yīng)辨識(shí)結(jié)果與未來(lái)模型變化結(jié)果相結(jié)合，得到電池未來(lái)運(yùn)行過(guò)程的模型參數(shù)變化曲線。本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)電池運(yùn)行中的參數(shù)變化進(jìn)行了詳細(xì)分析，有利于提高電池預(yù)測(cè)相關(guān)問(wèn)題，如剩余放電時(shí)間、剩余放電能量和電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程等問(wèn)題的計(jì)算精度。
[0035]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0036]本發(fā)