锂电池满充容量的自适应估计方法

发布时间：2021-07-02 15:30

　　针对现有锂电池管理系统中基于库仑积分的满充容量估计方法所存在的更新慢、精度低的问题,提出了一种利用锂电池最大化学容量的满充容量估计方法。首先,在充电过程中根据锂电池的等效电阻电容模型和电流采样序列估计电池充电时间常数;然后根据充电时间常数和充电截止电流,计算从截止电流开始以恒压方式充电直至无限时间的虚拟电量。另一方面,根据锂电池选定的两个静置状态的放电深度以及这两个状态间的充电电量,计算锂电池最大化学容量。最后根据满充容量、最大化学容量与虚拟电量三者之间的近似关系,计算电池满充容量。实验结果表明,不同温度和健康状态下满充容量的估计误差小于3%。这说明提出的满充容量估计方法具有较高的精度和较强的自适应性,可满足实际的锂电池管理系统的需要。另一方面,该方法具有计算简便、易于实现的优点,在各种锂电池管理系统中有着广泛的应用前景。本研究挖掘并利用了满充容量与最大化学容量之间的内在联系,为锂电池状态参数估计提供了新的途径。 

【文章来源】：储能科学与技术. 2020,9(06)CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

锂电池恒流恒压充电过程Fig.1ConstantcurrentandconstantvoltagechargingprocessofLithiumbattery

第6期张江安等：锂电池满充容量的自适应估计方法L应足够大。一般应满足L≥0.7Lm的条件，其中Lm为恒压充电阶段电流从Is变化至Ic的时间。此条件使τ不仅能达到较高的估计精度，也易于被及时更新。由于Ic=Ise-Lm/τ，可得Lm=τln(IsIc)。在得到τ值之后，可按下式计算虚拟电量Qv=τIc(6)1.4满充容量自适应估计的总体流程本文所提出的满充容量自适应估计方法可用图5所示的流程图表示。当电池进入正常工作状态以后，系统不断循环检测最大化学容量更新计算的条件和充电时间常数更新计算的条件是否成立。如果任一条件成立，则进行相应的更新计算，使锂电池最大化学容量和充电时间常数始终能够跟踪自身的老化过程和温度的变化，从而始终使满充容量的估计值保持较高的精度。在大多数以锂电池为电源的系统(例如以手机、笔记本电脑等为代表的消费电子产品)中，最大化学容量和充电时间常数更新的条件易于达到，因此这种方法具有较高的可行性。另一方面，由于电池老化速度相对缓慢，即使最大化学容量和充电时间常数更新时SOH数值不同，满充容量的估计精度也不会受到太大影响。2实验与分析2.1实验条件和评价指标为了对本文提出的锂电池满充容量估计方法进行验证，采用4个三串一并(3S1P)型式电池包进行实验，考察在不同温度和不同SOH条件下满充容量的估计精度。实验中电芯型号为Coslight18650型，标称容量为4000mA·h。在4个电池包中，选用一个新电池包用于测定OCV特性和温度系数，另外三个电池包(分别标记为1#、2#、3#)作为测试电池包，用于满充容量估计精度测试。1#、2#

第6期张江安等：锂电池满充容量的自适应估计方法L应足够大。一般应满足L≥0.7Lm的条件，其中Lm为恒压充电阶段电流从Is变化至Ic的时间。此条件使τ不仅能达到较高的估计精度，也易于被及时更新。由于Ic=Ise-Lm/τ，可得Lm=τln(IsIc)。在得到τ值之后，可按下式计算虚拟电量Qv=τIc(6)1.4满充容量自适应估计的总体流程本文所提出的满充容量自适应估计方法可用图5所示的流程图表示。当电池进入正常工作状态以后，系统不断循环检测最大化学容量更新计算的条件和充电时间常数更新计算的条件是否成立。如果任一条件成立，则进行相应的更新计算，使锂电池最大化学容量和充电时间常数始终能够跟踪自身的老化过程和温度的变化，从而始终使满充容量的估计值保持较高的精度。在大多数以锂电池为电源的系统(例如以手机、笔记本电脑等为代表的消费电子产品)中，最大化学容量和充电时间常数更新的条件易于达到，因此这种方法具有较高的可行性。另一方面，由于电池老化速度相对缓慢，即使最大化学容量和充电时间常数更新时SOH数值不同，满充容量的估计精度也不会受到太大影响。2实验与分析2.1实验条件和评价指标为了对本文提出的锂电池满充容量估计方法进行验证，采用4个三串一并(3S1P)型式电池包进行实验，考察在不同温度和不同SOH条件下满充容量的估计精度。实验中电芯型号为Coslight18650型，标称容量为4000mA·h。在4个电池包中，选用一个新电池包用于测定OCV特性和温度系数，另外三个电池包(分别标记为1#、2#、3#)作为测试电池包，用于满充容量估计精度测试。1#、2#

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3260728