[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

本發明屬于電池狀態估計領域，具體涉及一種基于分段線性插值的二次電池模型及狀態估計方法。本發明通過將分段線性插值運用到二次電池模型，獲得基于分段線性插值的二次電池模型，并在狀態濾波器中使用基于分段線性插值的二次電池模型，提高二次電池狀態估計的精確度，降低二次電池狀態估計的計算量及過擬合。

技術領域

本發明屬于電池狀態估計領域，具體涉及一種基于分段線性插值的二次電池模型及狀態估計方法。

背景技術

在二次電池的應用中，有必要對電池的狀態如SOC(荷電狀態)、容量衰減進行估計。現有的技術在估計電池的狀態時常用到EKF(擴展卡爾曼濾波)等狀態濾波器。在應用狀態濾波器的過程中，需要提供電池的系統模型，以通過電池的外部物理量如電流、電壓對電池的狀態進行估計。

目前的技術中，狀態濾波器所使用的電池模型可以分為經驗模型、數據驅動模型、等效電路模型、電化學模型四種。

經驗模型是基于對二次電池的使用數據進行經驗分析，統計數據之間關系，實現對電池參量的計算；優點是實現簡單，計算量小，但精度不足。

等效電路模型是基于電池等效電路，通過電路分析的手段實現對電池參量的計算；優點是實現簡單，計算量小，但精度不足。

電化學模型是根據二次電池的具體結構，通過電化學關系對二次電池內部的反應建立模型，以對電池的參量進行計算；優點是擁有較高的精度，但模型復雜，計算量大。

數據驅動模型是基于二次電池的使用數據，通過數學方法統計數據之間關系，以對電池的參量進行計算，可以滿足計算量和模型精度間的權衡，但還是存在計算量高、模型精確度低的問題，以及過擬合的問題，而過擬合會使模型精度下降。

發明內容

針對上述存在的問題或不足，為了解決狀態濾波器使用數據驅動模型時，二次電池模型的計算量高、模型精確度低以及模型過擬合的問題，本發明提供了一種基于分段線性插值的二次電池模型及狀態估計方法。

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。

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。