[发明专利]一种测定动力电池的动态外特性的方法有效
| 申请号： | 201510021044.7 | 申请日： | 2015-01-16 |
| 公开（公告）号： | CN104678309B | 公开（公告）日： | 2017-07-18 |
| 发明（设计）人： | 何志超;杨耕;耿华 | 申请（专利权）人： | 清华大学 |
| 主分类号： | G01R31/36 | 分类号： | G01R31/36 |
| 代理公司： | 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201 | 代理人： | 罗文群 |
| 地址： | 100084*** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | 本发明涉及一种测定动力电池的动态外特性的方法，属于电池技术领域。本方法通过在不同工作电流上叠加动态激励的方法来获取不同工作电流附近动力电池的动态外特性，基于动力电池的恒流特性曲线以及曲线求差的方法来近似消除动力电池动态外特性中混叠的时变特性，最终实现对动力电池动态外特性的精确测定。本发明方法能够更加充分地揭示不同工作电流条件下动力电池内部不同的动态特性信息，因此具有更高的建模精度。本发明方法不仅可供动力电池制造商离线使用来测试动力电池的基本参数，也可用于动力电池的在线测定。 | ||
| 搜索关键词： | 一种 测定 动力电池 动态 特性 方法 | ||
【主权项】：
一种测定动力电池的动态外特性的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)根据动力电池产品手册规定的动力电池标准放电电流、与标准放电电流相对应的截止电压、标准充电电流、标准充电电压以及与标准充电电压相对应的截止电流，对动力电池进行多次标准充放电循环操作，最后进行标准充电或放电，将动力电池满充或满放；(2)从动力电池产品手册规定的动力电池安全工作范围中，获取动力电池的N个工作电流，记为i1,i2,……,iN，并根据动力电池产品手册得到与各个工作电流相对应的截止电压；(3)以步骤(2)的各工作电流分别对步骤(1)满充或满放的动力电池进行恒流充电或放电操作，使每次在一个工作电流下的恒流充电或放电操作的截止电压为步骤(2)中的动力电池产品手册规定的截止电压，每次恒流充电或放电操作过程中，记录不同工作电流下动力电池的端电压随时间变化的曲线，记为恒流特性曲线，同时记录动力电池在不同工作电流下持续的工作时间T；再对动力电池进行一次或多次如步骤(1)的标准充电或放电操作，使得动力电池最终处于动力电池产品手册中所规定的满充或满放状态；(4)从步骤(2)的N个工作电流中选取任意两个不同的工作电流ij和ik，以工作电流ij对动力电池进行持续时间为t1的恒流操作，随后以工作电流ik对动力电池进行持续时间为t2的恒流操作，直到动力电池的端电压达到与动力电池产品手册中所规定的工作电流ik相对应的截止电压，并记录两次恒流操作过程中动力电池的工作电流随时间变化的曲线，记为工作电流曲线，以及动力电池端电压随时间变化的曲线，记为动态特性曲线；最后对动力电池进行一次或多次如步骤(1)的标准充电或放电操作，使得动力电池最终处于动力电池产品手册中所规定的满充或满放状态；(5)将步骤(4)的工作电流曲线的各点纵坐标的工作电流值减去ij，删除工作电流曲线的横坐标t1之前的曲线段以及横坐标t1+t2‑10％×Tk之后的曲线段，得到纵坐标的初始值为0、终止值为ik‑ij的工作电流曲线；(6)使步骤(3)的工作电流为ik的恒流特性曲线与步骤(4)的动态特性曲线从曲线横坐标的末尾对齐，删除两个曲线中的横坐标t1之前的曲线段以及横坐标t1+t2‑10％×Tk之后的曲线段，计算两个曲线段中的纵坐标之差，得到残差曲线；(7)采用含有二阶阻容网络的戴维南等效电路模型作为动力电池的基本模型，得到数学方程如下：C1duC1dt+UC1R1=iC2duC2dt+UC2R2=iOCV+UC1+UC2+i·R0=Ut]]>其中，i表示动力电池的工作电流，Ut表示动力电池的端电压，OCV表示动力电池的开路电压，R0为动力电池的欧姆内阻值，R1为动力电池的浓差极化电阻值，R2表示动力电池内部温度变化所导致的内阻变化分量，C1为戴维南等效电路模型中第一电容的电容值，C2为戴维南等效电路模型中第二电容的电容值，C1·R1为动力电池物质传输动态过程的时间常数，C2·R2为动力电池内部温度变化动态过程的时间常数，UC1与UC2分别为动力电池戴维南等效电路模型中第一电容和第二电容两端的电压；根据叠加原理，将动力电池的开路电压OCV置为0，得到动力电池的端电压Ut与动力电池工作电流i之间的传递函数：(8)以步骤(5)的工作电流曲线作为模型的输入数据，以步骤(6)得到的动态响应曲线作为戴维南等效电路模型的输出数据，采用最小二乘方法求解步骤(7)的传递函数，得到各阻容参数R0、R1、C1、R2以及C2，具体过程如下：(8‑1)建立一个如下形式的传递函数：其中，k、a0、a1、b0和b1为待定系数，采用最小二乘方法，使用戴维南等效电路模型的输入数据和输出数据直接求解该传递函数，得到k、a0、a1、b0和b1；(8‑2)利用上述k、a0、a1、b0和b1，通过以下计算公式，计算得到步骤(7)的数学方程中的各阻容参数R0、R1、C1、R2以及C2：R0=kR1=b1a12-4a0-2b0a1a12-4a0+a12-4a0R2=b0a0-R1C1=2a1+a12-4a0/R1C2=2a1-a12-4a0/R2]]>(9)从步骤(4)动力电池的工作电流曲线与动态特性曲线中，分别读取与横坐标t1相对应的纵坐标的工作电流数值it1和端电压数值Ut1，根据戴维南等效电路模型，UC1与UC2分别为：UC1＝it1·R1UC2＝it1·R2根据步骤(7)的数学方程，开路电压参数OCV为：OCV＝Ut1‑it1·(R0+R1+R2)；(10)重复步骤(4)到步骤(9)，遍历所有两个不同的工作电流ij和ik，遍历以工作电流ij对动力电池进行恒流操作的持续时间t1，完成所有不同条件下的动力电池的充放电操作，测定动力电池的动态外特性。
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- 2018-03-05 - 2019-02-19 - G01R31/36
- 本实用新型公开了一种电池及电池管理系统测试系统，包括：驾驶员模拟器、监控计算机、负载模拟模块、电驱动模块、高性能工控机、数据采集处理模块、动力电池、电池管理系统、联轴器以及数据采集模块；监控计算机分别连接高性能工控机和数据采集处理模块；数据采集处理模块分别连接驾驶员模拟器、高性能工控机、负载模拟模块、电驱动模块和电池管理系统；动力电池连接分别连接电池管理系统和数据采集模块；联轴器分别连接负载模拟模块和电驱动模块。采用本实用新型的实施例，能够构建电机驱动和动力电池的实物系统，动态模拟实车的各种运行状况，更加全面、直观和准确反馈电池及管理系统的运行状况。
- 电池荷电状态确定方法及装置-201610790392.5
- 化崇儒;王海龙;王光明;刘浩 - 北京海博思创科技有限公司
- 2016-08-31 - 2019-02-15 - G01R31/36
- 本发明提供一种电池荷电状态确定方法及装置，通过确定出起始状态下的SOC，以及当前状态下电池的容量比系数与修正系数，进而根据起始状态下的SOC，以及当前状态下电池的容量比系数与修正系数确定电池的当前状态SOC，实现在电动汽车运行过程中对SOC进行确定，从而使得电动汽车驾驶员实时掌握电池的剩余电量，并根据剩余电量确定出电动汽车能够继续行驶的里程以及及时对电池进行充电。
- 一种储能电池高原环境下工况试验系统-201820763275.4
- 李忠翔;郭鹏亮;阮海明;毛一洋 - 深圳市科陆电子科技股份有限公司
- 2018-05-22 - 2019-02-15 - G01R31/36
- 本实用新型涉及储能电池测试技术领域，具体涉及一种储能电池高原环境下工况试验系统，其包括：用于容纳电池体的低气压箱和与电池体电连接的充放电设备；在低气压箱的第一侧设置第一穿线孔管、在第二侧设置第二穿线孔管，通过集线柱实现低气压箱内电池体与充放电设备的测试通路连接，通过铜排组件实现低气压箱内电池体与充放电设备的电通路连接。该系统可以使电池持续处于低气压状态下完成相关性能测试，模拟电池在高原环境下充放电运行，充分反映电池在低气压环境下的充放电性能，判断更准确。
- 一种蓄电池在线监测系统-201820665103.3
- 张亚斌 - 南京简岱自动化科技有限公司
- 2018-05-07 - 2019-02-12 - G01R31/36
- 本实用新型公开了一种蓄电池在线监测系统，包括箱体及蓄电池测控主机，所述蓄电池测控主机通过导线与箱体连接，所述箱体上铰链有箱门，箱体的侧壁上开设有进气口，进气口通过连通管与出气口连通，出气口位于箱体的内侧壁上，所述箱体的底部设有螺钉安装的下板，上板通过支撑板、螺杆与下板连接，支撑板上开设有滑槽，上板通过滑块与滑槽连接，上板上粘结有缩涨器，缩涨器包括密封筒、活塞杆、切割刀片，密封筒通过密封胶粘结在上板上，活塞杆安装在密封筒内，活塞杆的自由端焊接有切割刀片，充气柱贯穿上板向下延伸至蓄电池的上方。本实用新型设计合理；连通管的设计在不影响通气时，减小了灰尘进入箱体内。
- 动力电池高压大电流自动检测系统-201820802733.0
- 岳学江;马嵩 - 青岛美凯麟科技股份有限公司
- 2018-05-28 - 2019-02-05 - G01R31/36
- 本实用新型公开了动力电池高压大电流自动检测系统，包括中央控制系统及分别与中央控制系统电连接的KBK行车、进料输送线、导轨机器人、检测架、检测设备、出料输送线、处置AGV；所述进料输送线和出料输送线并列设置，KBK行车位于进料输送线和出料输送线的一端，用于吊起并移动动力电池；所述导轨机器人位于检测架一侧，用于抓取动力电池；实现了动力电池检测的自动化与无人化，尤其适用于高压大电流动力电池的检测，还实现了异常电池自动化处置，配合导轨机器人的操作实现了异常处理的智能化快速化，可靠、快速、安全。
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