動力鋰電池RC等效模型辨識方法

侯恩廣，喬昕，劉廣敏，李揚，王知學

(山東省汽車電子技術重點實驗室山東省科學院自動化研究所，山東濟南 250014)

動力鋰電池RC等效模型辨識方法

侯恩廣，喬昕，劉廣敏，李揚，王知學

(山東省汽車電子技術重點實驗室山東省科學院自動化研究所，山東濟南 250014)

針對動力鋰電池模型難以準確估算的非線性特性，推導并建立RC電池等效模型方程，通過大量充放電實驗數據，應用最小二乘法辨識出模型參數，仿真結果驗證了RC等效模型的準確性。

動力鋰電池；最小二乘法；RC等效模型；參數辨識

動力鋰電池作為純電動汽車的動力源,是影響電動汽車整車性能的關鍵因素,它對行駛里程、加速能力、最大爬坡度會產生直接的影響[1]。電池荷電狀態()估計,是電池管理系統研究的核心和難點，動力鋰電池的非線性特性使得許多濾波方法難以得到準確的估計結果，因此，必須建立一個合適的數學模型來表征電池的外特性。

電池模型與動力鋰電池的特性一致性越好，那么運用濾波算法對電池的荷電狀態進行估計時，就能獲得更準確的結果。文獻[2-3]的研究表明，Thevenin模型能很好地表征電池靜態特性及動態特性。本文以Thevenin改進模型——RC電池等效模型為研究目標，利用拉普拉斯變化，推導數學模型，并采用最小二乘法辨識參數，仿真結果驗證了RC等效模型的準確性。

1 RC等效模型的辨識方程的確定

圖1 RC等效模型電路圖

由圖1可得等效電路數學表達式：

表1 放電方案

2 辨識數據的采集方法

采用艾德克斯的放電設備，對動力鋰電池單節電芯進行放電測試，每隔1 s記錄放電過程中的電壓和電流值。通過電池性能測試，可知，該電池的正常電壓在2.800 V到4.245 V，容量2.371 5 Ah。放電過程分10次，采用10次電流值放電，每次放電容量為0.237 15 Ah，每次放完有20 min的暫停時間。具體的方案見表1。

3 電池放電內阻的計算方法

4 最小二乘法辨識參數

圖2 實時放電曲線

圖3 電池模型的放電曲線(=0.8)

5 結論

圖4 仿真驗證結果圖

[1]陳清泉，孫逢春，祝嘉光.現代電動汽車技術[M].北京：北京理工大學出版社，2002:238-248.

[2]JUZLOW M W,MAYER S T.Design considerations for lithium ion cells.Part 1:Cell components[C]//Twelfth Annual Battery Conference on Applications and Advances.Long Beach,CA,USA: TABCAA,1997:181-188.

[3]GAO L J，LIU S Y，DOUGA R A.Dynamic lithium-ion battery model for system simulation[J].IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies,2002,25(3):495-505.

Identification of power lithium-ion battery based on RC equiualent circuit

HOU En-guang,QIAO Xin,LIU Guang-min,LI Yang,WANG Zhi-xue

The inestimable nonlinear characteristic of power lithium-ion battery was considered,and then the equation of RC equiualent circuit was deduced and established.The massive data of charge-discharge test was presented. The accuracy of the RC equivalent model was identified and the model parameters were distinguished by least-squares method.

power lithium-ion battery;least-squares method;RC equiualent circuit;parameter identification

TM 912

A

1002-087 X(2014)02-0239-02

2013-06-19

侯恩廣(1981—)，男，山東省人，碩士，主要研究方向為電動汽車電池管理。