基于等效电路的内阻自适应锂离子电池模型第38卷第1期2010年1月同济大学(自然科学版)J()IJRNALOFTONG激UNIVERSITY(NA『rURALSCIENCE)Vo1.38No.1Jan.2010:0253—374X(2010)01—0098—05DOI:10.3969/j.issn.0253?374x.2010.01.018基于等效电路的内阻自适应锂离子电池模型戴海峰,魏学哲,孙泽昌(同济大学汽车学院,上海201804)摘要:根据目前动力蓄电池模型研究的现状,分析了各种电池模型的优缺点,提出了一种非线性的等效电路电池模型,并通过卡尔曼滤波算法,在线辨识电池内阻,得到内阻自适应电池模型.通过两种实验,分别在不同电流循环工况和环境温度下测试模型的适应性,结果表明,该模型可以较好地反映电池的动态特性,并能适应电流,荷电状态,温度等变化对电池的影响.关键词:内阻自适应;锂离子动力电池;等效电路模型;卡尔曼滤波:TM912.1文献标识码:AAnInnerResistanceAdaptiveModelBasedonEquivalentCircuitofLithium—ionBatteriesDAIHaifeng,WEIXuezhe,SUNZechang(CollegeofAutomotiveStudies,TonalUniversity,Shanghai201804,China)Abstract:Basedonthepresentbatterymodels,anove1non—linearbatterymodelbasedonequivalentcircuitwasproposed.Furthermore,amethodusingKalmanfiltertoidentifytheinnerresistanceofthebatterywasstudiedwhich1edtoaresistanceadaptivebatterymode1.Twoexperiments,inwhichthebatteryunderwentdifferentcurrentcyclesanddifferenttemperatures,wereimplementedtotestthebatterymode1.ResultsshowthatthemodeIproposedcandescribethedynamiccharacteristicsofthebatterypackverywellevenwhenthebatterypackvariescausedbycurrent,stateofcharge(SOt)andtemperatureetc.Keywords:resistanceadaptive;powerlithium—ionbattery;equiualentcircuitbasedmodel;Kalmanfilter动力蓄电池是电动汽车动力系统的关键部件,对整车动力性,经济性和安全性至关重要.对动力电池进行建模是电动汽车动力系统分析和控制必不可少的环节,也是动力系统建模的难点之一.目前常用的电池模型有电化学模型[1],热力学模型,耦合模型[2]和性能模型这四种.前三种模型的建立需对电池的电化学机理有很深刻的研究,且相对复杂,考虑因素过多,所以,一般不用于电动汽车动力电池的在线管理中.与之相对应的电池性能模型,仅仅通过某种关系描述电池工作时的外特性,简单易用,结构多样,普遍适用于电动汽车动力电池.笔者采用的模型属于电池的性能模型(外特性模型),简称电池模型.这类模型中常使用的是等效电路模型,神经网络模型和经验模型.等效电路模型中有RintE,阻容网络(RC)_3]和PNGV模型_4等,以及清华大学提出的非线性等效电路模型I5等;经验模型中有Shepherd模型[.]和Unnewehr模型_7等;神经网络模型典型的有BP网络模型_8等.目前,在车载电池管理系统(batterymanagementsystem,BMS)中应用最广的是等效电路模型.从研究现状分析,电池模型一旦确立,结构与参数一般便不再变化.但是,电池的性能受很多因素的影响,比如工作电流,荷电状态(SOC),寿命和自放电等;而动力锂离子电池的工况比较复杂,表现为温度变化范围广,充放电电流变化剧烈,SOC值上下波动,因此,常规的时不变电池模型不能很好地反映电池内部动态特性,适应性不理想.文献E9]提出将电池内阻与温度的关系建立成表在线查询修正电池内阻,取得一定效果.文献ElO]提出利用卡尔曼滤波算法估计系统参数,但采用的电池模型相当复杂,导致矩阵维数较高,运算时间过长.文献[-11]中,戴海峰等对基于等效电路模型,利用扩展卡尔曼滤波算法(extendedkalmanfilter,EKF)的SOC估计方法进行了初步尝试,取得较好效果;提出模型的准确度对SOC估计精度有很大影响这一观点,并提出应使电收稿日期:2008—10—16基金项目:国家"八六三"高技术研究发展计划资助项目(2006AA11A164)作者简介:戴海峰(1981-～),男,讲师,工学博士,主要研究方向为汽车电子,新能源动力汽车辅助动力系统管理与设计E-mail:tog激dai@tong激.edu第1期戴海峰,等:基于等效电路的内阻自适应锂离子电池模型池模型及其参数具有时变特性,以更好反映电池的实际工作性能.笔者即基于这一点进行更深入研究,从而解决上述模型参数时...