车用锂电池参数辨识与模型建立

车用锂电池参数辨识与模型建立

罗世明 ，莫伟东，梁育铭

（ 广西柳州市， 545006 ，广西科技大学电计学院 ）

摘要：锂电池内部工作是一个复杂的化学反应，本课题对锂电池进行参数辨识和建立等效模型，在Thevenin模型基础上增加了一组代表电池极化反应过程的RC回路，该模型能够更好地表征锂电池在充放电过程中的动态性。二阶RC模型与其他等效模型相比能够更为精确的表征锂电池的动态响应特性，与高阶模型相比在精确度上没有明显差异，但辨识参数较少，运算量也较小，是该模型的优点。针对锂电池参数辨识，进行HPPC测试。根据辨识数据建立的模型，仿真结果与实验数据的误差小于6.2%，使其更逼近电池的物理特性为电池建模提供参考，说明模型有效且易用。

关键词：参数辨识，电池建模，RC回路

引言：

车用锂电池的等效电路模型是以实验数据为基础的一种等效描述电池动态特性的模型。电池的等效模型有很优良的适用性，在保证描述精度的前提下，可以大大简化研究过程，提高研究效率。一般地，构建等效模型是研究锂电池的一个必须的过程。本课题将系统进行研究，并最终构建出适车用锂电池的2阶RC模型，锂电池参数辨识对建立准确的锂电池模型提供数据，为进行锂电池研究有重要意义。

1. 电池电路模型

根据RC回路建立电池电路模型

。

2.模型参数辨识

2.1实验步骤

HPPC测试是一种通用可行的电池特性的方法，让要测电池进行脉冲充放电，并且一直测量电池的端电压的测试的实验。（循环统计方式:先充电后放电）

将所得的电压电流随时间变化曲线通过MATLAB画出来，如下图。可以看出，在恒流充放电，电压随之变化，随着放电的进行，电池容量逐渐下降。电压，电流变换如图。

2.2.ocv-soc关系

从soc为1下降到0，每下降0.1就记录其端电压，提取电池电压与锂电池剩余电量soc的关系曲线ocv-soc。使用MATLAB拟合得ocv与soc的关系。

2.3.RC参数辨识

随着时间的增长，电压在一定的时间内呈现规律性的电压升、降。辨识的过程类似阶跃响应原理，对锂电池进行短时恒流脉冲放电记录电池端电压的恢复过程，根据此曲线来确定与，并通过记录时间来确定电路的时间常数，最终确定电容电阻的数值。

每下降0.1进行参数辨识，最终得到soc从0.2-1的rc参数辨识的数据，如下,同样使用MATLAB拟合得出soc与R0,R1,R2,CI,C2得关系函数，为模型建模提供数据支持。

3. 模型建立

3.1.simulink等效模型

二阶RC内部电路是整个模块的核心部件，直接采用电路结构进行模块搭建，包括一个欧姆内阻、两个RC并联结构，可控电压源部分、可控电流源部分、电压电流传感器，和输入输出接口。将辨识所得的关系函数代入模型。

3.2.仿真结果

根据建立的模型进行仿真实验

结果看出，随着电池容量的下降，电压也跟着下降，与实际的电压变化相符，误差较小，虽然有波动，但其波动范围不超过6.2%，接近电池的物理特性，反映电池的整体情况。

综上，由实验结果可知，建立的模型很好反应电池的物理特性。仿真结果与实验数据的误差小于6.2%，建立的模型逼近电池的物理特性，说明模型有效且易用为研究电池提供参考。