[發明專利]一種基于分段線性插值的二次電池模型及狀態估計方法

有效

• 申請號: 201810794989.6
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109031142B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 王健翔;向勇;馮雪松
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

1.一種基于分段線性插值的二次電池模型，包括狀態轉移模型和輸出模型，其特征在于：

所述狀態轉移模型的具體形式為：

其中，k為采樣點序數，p、q為模型階數，i_k代表采樣點k的電池電流，代表采樣點k的電池理論動態電壓，a_u、b_u的公式如下：

其中代表采樣點k的電池SOC，Y₁、…、Y_r和為a_u的分段線性插值結點坐標；r、m為a_u的分段線性插值階數；v′＝v_y，k-u，w′＝w_y，k-u；v_y，k-u代表在區間(-∞，Y₂)、[Y₂，Y₃)、…、[Y_r-1，∞)中所在區間的序號，滿足位于上述區間中第v_y，k-u個區間；w_y，k-u代表在區間中所在區間的序號，滿足位于上述區間中第w_y，k-u+1個區間；

其中，I₁、…、I_s和為b_u的分段線性插值結點坐標；s、n為b_u的分段線性插值階數；v′＝v_i，k-u，w′＝w_i，k-u；v_i，k-u代表i_k-u在區間(-∞，I₂)、[I₂，I₃)、…、[I_s-1，∞)中所在區間的序號，滿足i_k-u位于上述區間中第v_i，k-u個區間；w_i，k-u代表在區間中所在區間的序號，滿足位于上述區間中的第w_i，k-u+1個區間；

上述公式中，a_u，v，w、b_{u，v，w}為分段線性插值結點值，其中對于a_{u，v，w}，其下標范圍為1≤u≤p、1≤v≤r、0≤w≤m；對于b_{u，v，w}，其下標范圍為0≤u≤q、1≤v≤s、0≤w≤n；

所述輸出模型的具體形式為：

其中，y_term，k代表采樣點k的電池電壓，y_oc，k代表采樣點k的電池開路電壓，∈_k代表采樣點k的測量噪聲。

2.如權利要求1所述基于分段線性插值的二次電池模型的狀態估計方法，具體步驟如下：

步驟S1、初始化基于分段線性插值的二次電池模型，再初始化先驗狀態向量、先驗狀態誤差協方差矩陣；所述二次電池模型包括狀態轉移模型和輸出模型；

步驟S2、測量電池電壓，得到電池電壓測量值；根據電池電壓測量值、初始化的先驗狀態向量和初始化的先驗狀態誤差協方差矩陣，對基于分段線性插值的二次電池模型，通過EKF得到后驗狀態向量、后驗狀態誤差協方差矩陣；

然后通過后驗狀態向量和后驗狀態誤差協方差矩陣得到電池SOC的期望估計、電池SOC的方差估計、容量衰減的期望估計和容量衰減的方差估計；

步驟S3、根據步驟S2得到的后驗狀態向量、后驗狀態誤差協方差矩陣，通過EKF得到下一采樣點的先驗狀態向量、先驗狀態誤差協方差矩陣；

步驟S4、循環步驟S2-S3，將步驟S3得到的下一采樣點的先驗狀態向量、先驗狀態誤差協方差矩陣作為下一次循環中步驟S2的初始化的先驗狀態向量和初始化的先驗狀態誤差協方差矩陣，開始循環執行直至對二次電池的狀態估計完成。

3.如權利要求2所述基于分段線性插值的二次電池模型的狀態估計方法，其特征在于：所述步驟S1中，通過對電池進行工況測試，并測量工況測試中的電池電流、電池電壓、時間，通過Levenberg-Marquardt梯度下降法初始化基于分段線性插值的二次電池模型。

4.如權利要求2所述基于分段線性插值的二次電池模型的狀態估計方法，其特征在于：所述步驟S1中，先驗狀態向量的分量有電池SOC、容量衰減和分段線性插值結點值。