[發明專利]鋰離子電池荷電狀態估計方法

在審

• 申請號: 201410190201.2
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103941196A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 馬彥;周秀文;張吉星;李炳思;應振華;趙海艷;陳虹
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種鋰離子電池荷電狀態估計方法，其特征在于：

a、根據鋰離子電池的阻抗譜特性，建立鋰離子電池的分數階狀態空間模型，其狀態方程和輸出方程如式(6)所示

??????????????????????????????????????(6)

其中，

，，，

其中，是系統狀態，是Warburg器件(系數為)和電阻(阻值為)并聯的回路的端電壓，為Warburg器件(系數為)的端電壓，為鋰離子電池荷電狀態；為電池內阻阻值；為電池額定容量；為系統輸入，即電池充放電電流；為系統輸出，為電池端電壓，為待定參數；為待定參數；為系統各狀態的階數，為的階數，為的階數，為荷電狀態的階數；

對公式(6)離散化，根據Grünwalde?Letnikov公式，得到系統的離散化的分數階狀態空間方程；

考慮過程噪聲和測量噪聲，可以得到如公式(11)所示的離散化的分數階狀態空間方程：

??????????????????????????(11)

其中，是時刻的系統狀態；是時刻的系統輸出；是時刻的系統輸入；是系統的過程噪聲；是測量噪聲；和是互不相關的、零均值高斯白噪聲，且，，是Kronecker沖擊函數；，，和為離散化后的系數矩陣；為采樣間隔；變量，；

b、對動力電池進行充放電靜置實驗，通過擬合得到開路電壓和荷電狀態（SOC）之間關系曲線，通過擬合曲線得到公式(5)中參數和；

c、在時域和頻域中辨識得到公式(6)中未知參數；在頻域中，通過阻抗譜擬合的方法，得到公式(6)中的系統狀態的階數矩陣；在時域中，通過輸出誤差辨識方法，得到公式(6)中矩陣和的參數；

d、對公式(11)所表示的分數階離散狀態空間方程，使用分數階Kalman的方法，估計鋰電池荷電狀態（SOC）值；

具體步驟為：

（1）初始化

時，確定過程噪聲的方差、測量噪聲的方差、?初始狀態估計值、初始狀態的協方差；

（2）滾動更新

在時刻，

狀態預測：?

協方差預測：?

濾波增益更新：?

狀態更新：?

協方差更新：?

（3）保存每個循環時刻的估計狀態和協方差，用于以后時刻迭代；

（4）分離系統狀態，即可得到滾動更新的鋰電池荷電狀態值。