具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明实施例一提供的一种单体电池的模型参数计算方法的步骤流程示意图。本发明实施例提供的一种单体电池的模型参数计算方法，通过步骤S1至S2执行：

S1、根据电池模组的平均等效模型，计算所述电池模组的平均模型参数组；

在本发明实施例中，所述平均模型参数组包括平均欧姆内阻、平均电极化内阻、平均电极化电容、平均浓差极化内阻和平均浓差极化电容。将所述由若干个单体电池组成的电池模组作为一个整体，以构建所述电池模组的平均等效模型，根据所述平均等效模型，计算所述电池模组的平均欧姆内阻R_0m、平均电极化内阻R_1m、平均电极化电容C_1m、平均浓差极化内阻R_2m和平均浓差极化电容C_2m，作为监测所述电池模组的运行状态的平均模型参数组。

作为优选的实施方式，步骤S1通过步骤S11至S12执行：

S11、构建电池模组的平均等效模型。

S12、根据所述电池模组的平均等效模型的离散化方程，采用递推最小二乘法，计算所述电池模组的平均模型参数组。

参见图2，是本发明实施例中电池模组的平均等效模型的电路结构示意图。在本发明实施例中，所述电池模组的平均等效模型为戴维南二阶等效电路模型。所述电池模组的平均等效模型的相关参数包括：平均欧姆内阻R_0m、平均电极化内阻R_1m、平均电极化电容C_1m、平均浓差极化内阻R_2m、平均浓差极化电容C_2m、平均电极化电压U_1m、平均浓差极化电压U_2m、单体电池的开路电压U_ocv、电池模组的平均输出电压U_Lm和电池模组的电流I_L。

其中，单体电池的开路电压U_ocv是所述电池模组中单体电池的标称值，可通过查表得到。电池模组的平均输出电压U_Lm通过电池模组的总输出电压U_L,module和电池模组内的单体电池数量n通过公式计算得到，总输出电压U_L,module和电池模组的电流I_L可以通过测量得到。

所述电池模组的平均等效模型的离散方程式包括：

其中，k为当前时刻；Δt为电流和电压的采样周期，即k时刻和(k-1)时刻的时间差。

可以理解地，所述离散化方程式可以表示上一时刻数据求下一刻数据之间的关系。当有足够多的电流和电压采集点，即可根据所述电池模组的平均等效模型的离散方程式，采用常规的辨识方法递推最小二乘法，计算得到所述电池模组的平均模型参数组[R_0m,R_1m,C_1m,R_2m,C_2m]。

S2、根据所述平均模型参数组和所述电池模组的单体电池等效模型的离散化方程，计算所述电池模组中每一单体电池的模型参数组；

在本发明实施例中，所述模型参数组包括每一单体电池的欧姆内阻、电极化内阻、电极化电容、浓差极化内阻和浓差极化电容。

具体地，参见图3，是本发明实施例中电池模组的单体电池等效模型的电路结构示意图。在本发明实施例中，所述电池模组的单体电池等效模型为戴维南二阶等效电路模型。所述电池模组的单体电池等效模型中每一单体电池的相关参数包括：欧姆内阻R_0,i、电极化内阻R_1,i、电极化电容C_1,i、浓差极化内阻R_2,i、浓差极化电容C_2,i、电极化电压U_1,i、浓差极化电压U_2,i、单体电池的开路电压U_ocv、单体电池的输出电压U_L,i和电流I_L。其中，i＝1,2,...,n，n为所述电池模组中单体电池的数量。

在本发明实施例中，在根据所述电池模组的平均等效模型计算得到平均模型参数组[R_0m,R_1m,C_1m,R_2m,C_2m]之后，进一步构建所述电池模组的单体电池等效模型，以根据所述平均模型参数组和所述电池模组的单体电池等效模型，计算得到每一单体电池的模型参数组[R_0,i,R_1,i,C_1,i,R_2,i,C_2,i]。

作为优选的实施方式，参见图4，是本发明实施例中计算单体电池的模型参数组的步骤流程示意图。步骤S2具体通过步骤S21至S25执行：

S21、计算每一所述单体电池的动态电压。

S22、根据所述平均欧姆内阻和所述单体电池的动态电压，估计每一单体电池的欧姆内阻。

具体地，计算每一所述单体电池的动态电压的方法具体包括：

S211、测量每一所述单体电池的输出电压U_L,i；

S212、根据公式U_d,i＝U_L,i-U_ocv，计算每一所述单体电池的动态电压U_d,i；其中，U_ocv为单体电池的开路电压；i＝1,2,...,n，n为所述电池模组中单体电池的数量。

进一步地，根据所述电池模组的工作原理，每一单体电池的欧姆内阻R_0,i之比与每一单体电池的动态U_d,i之比比较接近，因而有：

R_0,1:R_0,2:...:R_0,n:R_0m≈U_d,1:U_d,2:...:U_d,n:U_dm；

根据所述平均欧姆内阻R_0m，以及，单体电池的欧姆内阻与平均欧姆内阻之比等于单体电池的动态电压与平均动态电压之比的关系式，计算每一单体电池的欧姆内阻R_0,i，满足：

其中，U_dm为平均动态电压，i＝1,2,...,n，n为所述电池模组中单体电池的数量。

S23、计算每一所述单体电池的电极化电压和浓差极化电压。

S24、根据每一所述单体电池的电极化电压、所述平均电极化内阻、所述平均电极化电容和所述单体电池等效模型的离散化方程，计算每一所述单体电池的电极化内阻和电极化电容；

S25、根据每一所述单体电池的浓差极化电压、所述平均浓差极化内阻、所述平均浓差极化电容和所述单体电池等效模型的离散化方程，计算每一所述单体电池的浓差极化内阻和浓差极化电容。

在本发明实施例中，根据公式以及所述平均模型参数组，计算每一所述单体电池的电极化电压U_1,i和浓差极化电压U_2,i。

进一步地，所述单体电池等效模型的离散化方程为：

针对所述电池模组中每一单体电池的第一个RC并联环节，由于采样周期一般远远小于时间常数R_1,iC_1,i，因此：得到所述单体电池等效模型的离散化方程的简化公式

因而有：

整理得：

令：并构造一个归一化权向量

可以得到，则，

因此，在本发明实施例中，根据每一所述单体电池的电极化电压U_1,i、所述平均电极化内阻R_1m、所述平均电极化电容C_1m和所述单体电池等效模型的离散化方程的简化公式通过以下计算公式，计算每一所述单体电池的电极化内阻和电极化电容的乘积R_1,iC_1,i：

进一步地，根据所述单体电池等效模型的离散化方程可以得到，

因此有：

令：并构造一个归一化权向量可以得到，R_1,1:R_1,2:...:R_1,n＝R_1m·B₁。

因此，在本发明实施例中，根据每一所述单体电池的电极化内阻和电极化电容的乘积R_1,iC_1,i，通过以下计算公式，计算每一所述单体电池的电极化内阻R_1,i：

R_1,i＝R_1m×B₁

最后，根据每一所述单体电池的电极化内阻和电极化电容的乘积R_1,iC_1,i，以及每一所述单体电池的电极化内阻R_1,i，计算每一所述单体电池的电极化电容C_1,i。

同理，针对所述电池模组中每一单体电池的第一个RC并联环节，可以采用上述相同的方法求出每一所述单体电池的浓差极化内阻R_2,i和浓差极化电容C_2,i。

根据每一所述单体电池的浓差极化电压U_2,i、所述平均浓差极化内阻R_2m、所述平均浓差极化电容C_2m和所述单体电池等效模型的离散化方程的简化公式通过以下计算公式，计算每一所述单体电池的浓差极化内阻和浓差极化电容的乘积R_2,iC_2,i：

根据每一所述单体电池的浓差极化内阻和浓差极化电容的乘积R_2,iC_2,i，以及所述单体电池等效模型的离散化方程通过以下计算公式，计算每一所述单体电池的浓差极化内阻R_2,i满足：

R_2,i＝R_2m×B₂

根据每一所述单体电池的浓差极化内阻和浓差极化电容的乘积R_2,iC_2,i，以及每一所述单体电池的浓差极化内阻R_2,i，计算每一所述单体电池的浓差极化电容C_2,i。

其中，i＝1,2,...,n，n为所述电池模组中单体电池的数量；I_L为所述电池模组的电流；k为当前时刻；Δt为电流和电压的采样周期，即k时刻和(k-1)时刻的时间差。

因此，通过上述计算单体电池的模型参数组的步骤流程，可以计算得到所述电池模组中，每一单体电池对应的模型参数组[R_0,i,R_1,i,C_1,i,R_2,i,C_2,i]。

作为优选的实施方式，在步骤S2之后，所述单体电池的模型参数计算方法还包括步骤S3：

S3、根据每一单体电池的模型参数组，监测所述电池模组的运行状态。

根据每一单体电池对应的模型参数组[R_0,i,R_1,i,C_1,i,R_2,i,C_2,i]，可以评估每一单体电池的运行状态，进而，根据每一所述单体电池的运行状态，以准确地监测所述电池模组的整体的运行状态。

本发明实施例一提供了一种单体电池的模型参数计算方法，根据电池模组的平均等效模型，计算所述电池模组的平均模型参数组，包括平均欧姆内阻、平均电极化内阻、平均电极化电容、平均浓差极化内阻和平均浓差极化电容；通过构建所述电池模组的单体电池等效模型，根据所述平均模型参数组和所述单体电池等效模型的离散化方程，计算所述电池模组中每一单体电池的模型参数组，包括每一单体电池的欧姆内阻、电极化内阻、电极化电容、浓差极化内阻和浓差极化电容。本发明实施例提供的单体电池的模型参数计算方法，相比于单独对每一节单体电池模型进行参数辨识和状态监测的方法，其能够在准确地计算每一单体电池模型的模组参数组的基础上，极大地减少电池管理系统的运算量，降低处理器的运行负荷。并且，本发明实施例计算得到的单体电池的模型参数，可以用于评估所述单体电池的运行状态，在监测电池模组的运行状态的过程中，考虑了电池模组中每一单体电池的参数不一致性，能够更加准确地反应整个电池模组的运行状态，为电池管理系统的故障诊断和电芯均衡算法提供更加可靠的数据基础。

参见图5，是本发明实施例二提供的一种单体电池的模型参数计算装置的结构示意图。本发明实施例提供了一种单体电池的模型参数计算装置20，包括平均模型参数组计算模块21和单体电池模型参数组计算模块22，其中，

所述平均模型参数组计算模块21，用于根据电池模组的平均等效模型，以计算所述电池模组的平均模型参数组；

所述单体电池模型参数组计算模块22，用于根据所述平均模型参数组和所述电池模组的单体电池等效模型的离散化方程，计算所述电池模组中每一单体电池的模型参数组；

作为优选的实施方式，所述平均模型参数组包括平均欧姆内阻、平均电极化内阻、平均电极化电容、平均浓差极化内阻和平均浓差极化电容；其中，所述模型参数组包括每一单体电池的欧姆内阻、电极化内阻、电极化电容、浓差极化内阻和浓差极化电容；

则所述平均模型参数组计算模块21，具体用于：

构建电池模组的平均等效模型；

根据所述电池模组的平均等效模型的离散化方程，采用递推最小二乘法，计算所述电池模组的平均模型参数组。

作为优选的实施方式，所述单体电池模型参数组计算模块22，具体包括：

动态电压计算单元221，用于计算每一所述单体电池的动态电压；

欧姆电阻估计单元222，用于根据所述平均欧姆内阻和所述单体电池的动态电压，估计每一单体电池的欧姆内阻；

极化电压计算单元223，用于计算每一所述单体电池的电极化电压和浓差极化电压；

电极化内阻和电容计算单元224，用于根据每一所述单体电池的电极化电压、所述平均电极化内阻、所述平均电极化电容和所述单体电池等效模型的离散化方程，计算每一所述单体电池的电极化内阻和电极化电容；

浓差极化内阻和电容计算单元225，用于根据每一所述单体电池的浓差极化电压、所述平均浓差极化内阻、所述平均浓差极化电容和所述单体电池等效模型的离散化方程，计算每一所述单体电池的浓差极化内阻和浓差极化电容。

具体地，所述动态电压计算单元221具体用于：

测量每一所述单体电池的输出电压U_L,i；根据公式U_d,i＝U_L,i-U_ocv，计算每一所述单体电池的动态电压U_d,i；其中，U_ocv为单体电池的开路电压；i＝1,2,...,n，n为所述电池模组中单体电池的数量。

所述欧姆电阻估计单元222，具体用于：

根据所述平均欧姆内阻，以及，单体电池的欧姆内阻与平均欧姆内阻之比等于单体电池的动态电压与平均动态电压之比的关系式，计算每一单体电池的欧姆内阻，满足：

其中，R_0,i为单体电池的欧姆内阻，R_0m为平均欧姆内阻，U_d,i为单体电池的动态电压，U_dm为平均动态电压，i＝1,2,...,n，n为所述电池模组中单体电池的数量。

所述极化电压计算单元223，具体用于：

根据公式计算每一所述单体电池的电极化电压和浓差极化电压；

其中，U_1,i为单体电池的电极化电压；U_2,i为单体电池的浓差极化电压；U_d,i为单体电池的动态电压；R_0,i为单体电池的欧姆内阻；I_L为所述电池模组的电流；R_1m为平均电极化内阻，C_1m为平均电极化电容；R_2m为平均浓差极化内阻；C_2m为平均浓差极化电容；i＝1,2,...,n，n为所述电池模组中单体电池的数量。

所述电极化内阻和电容计算单元224，具体用于：

根据每一所述单体电池的电极化电压U_1,i、所述平均电极化内阻R_1m、所述平均电极化电容C_1m和所述单体电池等效模型的离散化方程的简化公式通过以下计算公式，计算每一所述单体电池的电极化内阻和电极化电容的乘积R_1,iC_1,i：

根据每一所述单体电池的电极化内阻和电极化电容的乘积R_1,iC_1,i，以及所述单体电池等效模型的离散化方程通过以下计算公式，计算每一所述单体电池的电极化内阻R_1,i：

R_1,i＝R_1m×B₁

根据每一所述单体电池的电极化内阻和电极化电容的乘积R_1,iC_1,i，以及每一所述单体电池的电极化内阻R_1,i，计算每一所述单体电池的电极化电容C_1,i；

其中，i＝1,2,...,n，n为所述电池模组中单体电池的数量；I_L为所述电池模组的电流；k为当前时刻；Δt为电流和电压的采样周期，即k时刻和(k-1)时刻的时间差。

所述浓差极化内阻和电容计算单元225，具体用于：

根据每一所述单体电池的浓差极化电压U_2,i、所述平均浓差极化内阻R_2m、所述平均浓差极化电容C_2m和所述单体电池等效模型的离散化方程的简化公式通过以下计算公式，计算每一所述单体电池的浓差极化内阻和浓差极化电容的乘积R_2,iC_2,i：

根据每一所述单体电池的浓差极化内阻和浓差极化电容的乘积R_2,iC_2,i，以及所述单体电池等效模型的离散化方程通过以下计算公式，计算每一所述单体电池的浓差极化内阻R_2,i满足：

R_2,i＝R_2m×B₂

根据每一所述单体电池的浓差极化内阻和浓差极化电容的乘积R_2,iC_2,i，以及每一所述单体电池的浓差极化内阻R_2,i，计算每一所述单体电池的浓差极化电容C_2,i；

其中，i＝1,2,...,n，n为所述电池模组中单体电池的数量；I_L为所述电池模组的电流；k为当前时刻；Δt为电流和电压的采样周期，即k时刻和(k-1)时刻的时间差。

作为优选的实施方式，所述单体电池的模型参数计算装置20，还包括运行状态监测模块23；

所述运行状态监测模块23，用于根据每一单体电池的模型参数组，监测所述电池模组的运行状态。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种单体电池的模型参数计算装置用于执行上述实施例的一种单体电池的模型参数计算方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。

本发明实施例二提供了一种单体电池的模型参数计算装置，平均模型参数组计算模块根据电池模组的平均等效模型，计算所述电池模组的平均模型参数组，包括平均欧姆内阻、平均电极化内阻、平均电极化电容、平均浓差极化内阻和平均浓差极化电容；由单体电池模型参数组计算模块根据所述平均模型参数组和所述单体电池等效模型的离散化方程，计算所述电池模组中每一单体电池的模型参数组，包括每一单体电池的欧姆内阻、电极化内阻、电极化电容、浓差极化内阻和浓差极化电容。本发明实施例提供的单体电池的模型参数计算方法，相比于单独对每一节单体电池模型进行参数辨识和状态监测的方法，其能够在准确地计算每一单体电池模型的模组参数组的基础上，极大地减少电池管理系统的运算量，降低处理器的运行负荷。并且，本发明实施例计算得到的单体电池的模型参数，可以用于评估所述单体电池的运行状态，在监测电池模组的运行状态的过程中，考虑了电池模组中每一单体电池的参数不一致性，能够更加准确地反应整个电池模组的运行状态，为电池管理系统的故障诊断和电芯均衡算法提供更加可靠的数据基础。。

参见图6，是本发明实施例三提供的一种单体电池的模型参数计算装置的结构示意图。本发明实施例提供的一种单体电池的模型参数计算装置30，包括处理器31、存储器32以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如实施例一所述的单体电池的模型参数计算方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如实施例一所述的单体电池的模型参数计算方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。