基于分频表征的磷酸铁锂电池分数阶等效电路模型建立方法

摘要

本发明提供一种基于分频表征的磷酸铁锂电池分数阶等效电路模型建立方法，考虑到锂电池材料的不规整性和不对称性，采用基于Caputo定义的分数阶微分方法来表示锂电池的电路特性，由于分数阶微分的记忆特性使得该等效电路模型获得了更高的自由度和平稳度。然后在对分数阶电路模型求解时，考虑到了活化极化和浓差极化的阻抗频率差异，对中频段和低频段分别采用Oustaloup近似逼近滤波器进行离散近似，从而使模型获得更高的近似精度和动态性能。最后通过脉冲充放电实验对该分频分数阶等效电路模型的参数进行辨识，提高了锂电池等效电路模型的稳定性、动态性和精度，具有实际的工程意义。

主权项

基于分频表征的磷酸铁锂电池分数阶等效电路模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立磷酸铁锂电池的二阶RC等效电路模型，二阶RC等效电路模型由欧姆内阻、活化极化单元、浓差极化单元与电压源串联组成；活化极化单元由活化极化内阻和活化极化电容并联组成，浓差极化单元由浓差极化内阻与浓差极化电容并联组成；步骤2：根据Caputo分数阶微分建立活化极化单元的分数阶阻抗模型以及浓差极化单元的分数阶阻抗模型，再根据活化极化单元的分数阶阻抗模型与浓差极化单元的分数阶阻抗模型得到磷酸铁锂电池分数阶等效电路模型的传输方程；步骤3：根据磷酸铁锂电池的阻抗的温度和荷电状态特性确定活化极化频段和浓差极化频段的划分；步骤4：将活化极化频段作为中频段的Oustaloup离散递推滤波器的逼近频段对分数阶模型的活化极化单元进行近似，将浓差极化的频段作为低频段的Oustaloup离散递推滤波器的逼近频段对分数阶模型的浓差极化单元进行近似，完成磷酸铁锂电池分数阶等效电路模型的传输方程的离散化处理，得到磷酸铁锂电池的离散阻抗模型；步骤5：对磷酸铁锂电池进行脉冲充放电实验，并记录磷酸铁锂电池的电流和电压数据；根据磷酸铁锂电池的电流和电压数据，应用自回归各态历经ARX模型的最小二乘法对磷酸铁锂电池离散阻抗模型行参数辨识，得到锂电池模型内阻、活化极化内阻、活化极化电容、浓差极化内阻和浓差极化电容的参数值；步骤6：将欧姆内阻、活化极化内阻、活化极化电容、浓差极化内阻和浓差极化电容的参数值带入磷酸铁锂电池的二阶RC等效电路模型完成模型建立。