一種具有溫度自適應(yīng)補償?shù)碾姵厝萘款A(yù)測方法
【專利摘要】一種具有溫度自適應(yīng)補償?shù)碾姵厝萘款A(yù)測方法，本發(fā)明涉及電池容量預(yù)測方法。本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)Peukert方程無法對溫度造成的容量估計偏差進行修正的問題，而提供了一種具有溫度自適應(yīng)補償?shù)碾姵厝萘款A(yù)測方法。步驟一、確定測試溫度和放電倍率的變化范圍；步驟二、在環(huán)境溫度T1下，分別進行放電倍率為I1,I2,......,Im的電池放電實驗；步驟三、將環(huán)境溫度變更為T2，重復(fù)步驟二，計算該溫度下的Peukert方程系數(shù)p(T2)和k(T2)；步驟四、建立環(huán)境溫度與Peukert方程系數(shù)p和k之間的對應(yīng)關(guān)系；步驟五、結(jié)合上述公式，得到電池容量與溫度和放電電流的函數(shù)關(guān)系。本發(fā)明應(yīng)用于鋰電池參數(shù)檢測領(lǐng)域。
【專利說明】一種具有溫度自適應(yīng)補償?shù)碾姵厝萘款A(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池容量預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]容量是鋰離子電池非常重要的性能指標，它表征著電池的持續(xù)放電能力，許多使用可充電電池的場合都需要確定電池的可用容量，如電池容量計，它是電動汽車必不可少的儀器，能夠可靠告知使用者電池的真實容量和可能行駛的里程。因此，在許多使用電池的場合，都需要對電池容量進行監(jiān)控，以防出現(xiàn)誤判引發(fā)事故，或?qū)е码姵厥褂貌划?dāng)，縮短電池使用壽命，甚至產(chǎn)生安全隱患。
[0003]鋰電池的容量受環(huán)境和充放電制度的影響很大，因此，必須綜合考慮這些因素，才能準確地預(yù)判電的容量。Peukert經(jīng)驗公式是一種被廣泛采納的電池容量估計方法，該方法能對電流倍率的影響進行修正，實現(xiàn)任意電流下的電池可用容量的估計。但是，Peukert方程僅考慮了充放電制度對電池容量的影響，沒有考慮電池的放電環(huán)境，尤其是環(huán)境溫度的影響因素，因此，傳統(tǒng)Peukert方程無法對溫度造成的容量估計偏差進行修正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)Peukert方程無法對溫度造成的容量估計偏差進行修正的問題，而提供了一種具有溫度自適應(yīng)補償?shù)碾姵厝萘款A(yù)測方法。
[0005]具有溫度自適應(yīng)補償?shù)碾姵厝萘款A(yù)測方法按以下步驟實現(xiàn):
[0006]步驟一、依據(jù)待測電池的實際使用需要，確定測試溫度和放電倍率的變化范圍；其中，所述測試溫度變化范圍為[-10°C，40°C ]，放電倍率變化范圍為[0.3C, 3.6C]；
[0007]步驟二、在環(huán)境溫度T1下，分別進行放電倍率為I1, I2,......，Ini的電池放電實驗，
充電實驗采用統(tǒng)一的恒流充電標準，記錄每個循環(huán)的放電電量，作為電池的實際可用容量，將放電倍率1:下的電池可用容量Q11和放電倍率Ini下的電池可用容量Qlni,代入Peukert方程
[0008]Q=kl“)
[0009]其中，I為電池放電倍率，Q為在該放電倍率下的電池可用容量，k和p為Peukert方程的系數(shù)，并均為環(huán)境溫度T的函數(shù)，代入結(jié)果為
[0010]\ 11 1 n (T.,
[0011]由此方程組，可以解出環(huán)境溫度為T1的系數(shù)P(T1)和Ic(T1)；
[0012]步驟三、將環(huán)境溫度變更為T2,重復(fù)步驟二，計算該溫度下的Peukert方程系數(shù)P(T2)和k (T2);依此類推，直至環(huán)境溫度Tn為止，最終得到各溫度條件下的Peukert方程系數(shù):p (T1), p (T2),......，p (Tn)和 kO^kOg，......，k(Tm)；
[0013]步驟四、根據(jù)Peukert 方程系數(shù) P(T1)1P(T2),......, P (Tn)和
Ic(T1), k(T2),......，k(Tm),利用最小二乘多項式擬合方法,建立環(huán)境溫度與Peukert方程系數(shù)p和k之間的對應(yīng)關(guān)系:
[0014]p (T) =a1T4+a2T3+a3T2+a4T+a5
[0015]k (T) =b1T3+b2T2+b3T+b4
[0016]其中，a1、a2、a3、a4與a5為系數(shù)p的最小二乘擬合系數(shù)，與b4為系數(shù)k的最小二乘擬合系數(shù)，多項式的擬合階數(shù)直接決定了系數(shù)P和k的擬合精度；
[0017]步驟五、結(jié)合上述公式，得到電池容量與溫度和放電電流的函數(shù)關(guān)系:
[0018]Q( T, I) - (b1 T3 +b2T2 + b3 T+b4) I(a1t2+a2t2+a4t+a5)
[0019]此函數(shù)即為電池容量的最小二乘Peukert方程。
[0020]發(fā)明效果:
[0021]本發(fā)明提供的一種基于最小二乘Peukert方程的電池容量預(yù)測方法，通過溫度自適應(yīng)補償，達到提高電池容量估算精度的目的。
[0022]本發(fā)明綜合考慮放電電流倍率和環(huán)境溫度對電池容量的影響，在傳統(tǒng)Peukert方程的基礎(chǔ)上，進行了溫度自適應(yīng)補償，提高了恒流放電工況下電池可用容量的估計準確度。
[0023]本發(fā)明提出了的基于最小二乘Peukert方程的鋰離子電池容量估計方法，其特點表現(xiàn)在:該方法能夠反應(yīng)出電池容量隨環(huán)境溫度和充放電電流倍率變化而變化的規(guī)律，在Peukert經(jīng)驗公式和最小二乘法的基礎(chǔ)上，能夠準確地擬合電池容量與溫度以及電流倍率的函數(shù)關(guān)系。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點是:不再將Peukert方程的系數(shù)視為常數(shù)，而是將其作為環(huán)境溫度的函數(shù)，即通過動態(tài)修正Peukert方程的方式，達到溫度自適應(yīng)補償?shù)哪康?。該方法繼承了傳統(tǒng)Peukert方程的小樣本優(yōu)點，但在電池容量的估計精度上更勝一籌。
[0025]本發(fā)明的效果如圖4、圖5和圖6所示，實驗數(shù)據(jù)源于某款額定容量為IAH的磷酸鐵鋰電池；其中，圖4為電池容量的估計結(jié)果圖，圖5是與之相對應(yīng)的電池容量估計相對誤差圖，圖6為細化測試點后的電池容量估計結(jié)果。由估計結(jié)果可知，最大相對誤差為3.4823%，最小誤差為0.1610%，可見，最小二乘Peukert電池容量估計算法的精度較高，效果較理想。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明流程圖；
[0027]圖2是【具體實施方式】一中的最小二乘Peukert方程的構(gòu)建過程圖；
[0028]圖3是【具體實施方式】一中的電池容量估計流程圖；
[0029]圖4是【具體實施方式】一中的電池容量估計結(jié)果圖；
[0030]圖5是【具體實施方式】一中的電池容量估計相對誤差圖；
[0031]圖6是【具體實施方式】一中的電池容量估計結(jié)果細化圖。
【具體實施方式】
[0032]【具體實施方式】一:本實施方式的具有溫度自適應(yīng)補償?shù)碾姵厝萘款A(yù)測方法按以下步驟實現(xiàn):
[0033]步驟一、依據(jù)待測電池的實際使用需要，確定測試溫度和放電倍率的變化范圍；其中，所述測試溫度變化范圍為[-10°C，40°C ]，放電倍率變化范圍為[0.3C, 3.6C]；[0034]步驟二、在環(huán)境溫度T1下，分別進行放電倍率為I1, I2,......，Ini的電池放電實驗，
充電實驗采用統(tǒng)一的恒流充電標準，記錄每個循環(huán)的放電電量，作為電池的實際可用容量，將放電倍率1:下的電池可用容量Q11和放電倍率Ini下的電池可用容量Qlni,代入Peukert方程
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種具有溫度自適應(yīng)補償?shù)碾姵厝萘款A(yù)測方法，其特征在于具有溫度自適應(yīng)補償?shù)碾姵厝萘款A(yù)測方法按以下步驟實現(xiàn): 步驟一、依據(jù)待測電池的實際使用需要，確定測試溫度和放電倍率的變化范圍；其中，所述測試溫度變化范圍為[-10°C，400C ]，放電倍率變化范圍為[0.3C, 3.6C]；步驟二、在環(huán)境溫度T1下，分別進行放電倍率為I1, I2,......, Im的電池放電實驗，充電實驗采用統(tǒng)一的恒流充電標準，記錄每個循環(huán)的放電電量，作為電池的實際可用容量，將放電倍率I1下的電池可用容量Q11和放電倍率Ini下的電池可用容量Qlni，代入Peukert方程Q=kl(1_p) 其中，I為電池放電倍率，Q為在該放電倍率下的電池可用容量，k和p為Peukert方程的系數(shù)，并均為環(huán)境溫度T的函數(shù)，代入結(jié)果為
【文檔編號】G01R31/36GK103529400SQ201310520317
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】劉丹, 王啟松, 劉昕, 張巖, 孫金瑋, 朱春波 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)