[發明專利]基于魯棒遞歸最小二乘的電池參數辨識方法及系統

有效

• 申請號: 202010195506.8
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111323705B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 崔納新;崔忠瑞;王春雨;張承慧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

1.基于魯棒遞歸最小二乘的電池參數辨識方法，其特征是，包括如下步驟：

確立電池RC等效電路模型，建立表示電池參數辨識回歸向量和系統輸出關系的電池系統方程；

對電池進行充放電操作測試獲得電池電流電壓數據，實時采樣數據獲得電池端電壓和電池輸出電流并獲得剩余電量，確定電池的開路電壓與剩余電量的關系；

采用自適應魯棒邊界方式，建立魯棒損耗函數，根據實時采樣的電池電流電壓數據及電池的開路電壓，添加直流內阻和電流變化速率，基于魯棒損耗函數和自適應遺忘因子采用最小二乘迭代求解，獲得基于魯棒遞歸最小二乘方法的電池參數估計值；所述魯棒損耗函數通過判斷當前預測殘差是否超過異常邊界，在更新過程中消除該異常數據的影響；根據當前時刻預測殘差，計算當前的自適應遺忘因子；建立的魯棒損耗函數為：

式中，a是魯棒邊界系數，是當前電池直流內阻的估計值，σ是預測殘差ε的標準方差；Δ是確定魯棒邊界的常數,當預測誤差在魯棒邊界之外時，分配一個比較小的權值；I_k-I_k-1是電流變化速率；

基于魯棒損耗函數和最小二乘迭代求解，每次迭代獲得基于魯棒函數的最小二乘法計算電池的參數值之后，還包括設置補償偏差步驟：根據測量噪聲方差計算補償值，補償基于魯棒函數的最小二乘法計算電池的參數，獲得最終的電池參數。

2.如權利要求1所述的基于魯棒遞歸最小二乘的電池參數辨識方法，其特征是：建立魯棒損耗函數，根據實時采樣的電池電流電壓數據，基于魯棒損耗函數和自適應遺忘因子采用最小二乘迭代求解，獲取基于魯棒遞歸最小二乘方法的電池參數估計值的方法，包括：

步驟31：初始化：包括初始化電池參數向量和電池參數向量的協方差矩陣；

步驟32：開始電池參數測試實驗，獲取實時采樣的電池端電壓、輸出電流及開路電壓，獲得當前時刻的電池參數辨識回歸向量和系統輸出；

步驟33：根據獲得的當前時刻的電池參數辨識回歸向量和系統輸出，以及上一時刻電池參數估計值，計算當前時刻的電池參數預測殘差；

步驟34：采用自適應魯棒邊界，建立的魯棒損耗函數，根據當前時刻預測殘差，計算獲得魯棒損耗函數值；根據當前時刻預測殘差，計算當前的自適應遺忘因子；

步驟35、根據獲得的電池參數辨識回歸向量、自適應遺忘因子、魯棒損耗函數值和上一時刻的協方差矩陣，更新獲得當前時刻的增益矩陣；根據獲得的增益矩陣和預測殘差更新電池參數估計值，并更新當前時刻的協方差矩陣；

迭代執行步驟32-步驟35直到電池參數測試實驗結束，輸出電池參數估計值，即為基于魯棒遞歸最小二乘方法的電池參數估計值。

3.如權利要求2所述的基于魯棒遞歸最小二乘的電池參數辨識方法，其特征是：所述自適應遺忘因子通過如下公式計算：

式中，NINT(x)是取整函數，取最靠近x的整數，λ_min是遺忘因子最小取值，h是取值0-1的系數，η為敏感度增益系數，ε_k為當前時刻預測殘差。

4.如權利要求2所述的基于魯棒遞歸最小二乘的電池參數辨識方法，其特征是：增益矩陣更新公式為：

式中，λ_k為自適應遺忘因子，ρ″是魯棒損耗函數ρ(ε)的二階導數，p_k-1第k-1時刻的協方差矩陣，為電池參數辨識回歸向量，T表示轉置。

5.如權利要求2所述的基于魯棒遞歸最小二乘的電池參數辨識方法，其特征是：所述協方差矩陣的迭代計算公式如下：

其中，λ_k為自適應遺忘因子，K_k為電池參數向量的增益矩陣，為電池參數辨識回歸向量，ρ″[ε_k]是魯棒損耗函數ρ(ε_k)的二階導數，p_k-1第k-1時刻的協方差矩陣。