[發明專利]電池等效電路模型的參數在線實時辨識方法

有效

• 申請號: 202010445997.7
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111426967B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 王璐;那娜;王正君;張永華;李秋瑩;于洋
• 申請（專利權）人: 棗莊職業學院
• 主分類號: G01R31/388
• 分類號: G01R31/388;G01R31/392;G01R31/367;G01R31/396
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 趙玉鳳

1.電池等效電路模型的參數在線實時辨識方法，其特征在于：包括以下步驟：

S01)、建立電池的二階等效電路模型，電池的二階等效電路模型包括串聯的電阻R、第一個RC模塊和第二個RC模塊，第一個RC模塊包括并聯的電阻R_p1、電容C_p1，第二個RC模塊包括并聯的電阻R_p2、電容C_p2；

S02)、電池的二階等效電路模型可由公式1-3表示：

U＝U_o+RI+U_p1+U_p2 (1)，

其中U為電池的端電壓，I為電流，U_o為開路電壓，R為歐姆內阻，C_pi、R_pii＝1,2分別為極化電容和極化內阻；

S03)、將公式1-3轉化成差分方程，可得：

其中：

U(k)、U(k-1)、U(k-2)、U(k+1)、U(k+2)表示當前時刻、前一時刻、前兩時刻、后一時刻、后兩時刻的端電壓，U_o(k)表示當前時刻的開路電壓，I(k)、I(k-1)、I(k-2)、I(k+1)、I(k+2)表示當前時刻、前一時刻、前兩時刻、后一時刻、后兩時刻的電流，T_s表示采樣周期；

將公式4改寫為：

其中：

S04)、電池的端電壓為可測量的量，令y_k＝U(k)，將輸入矩陣表示為：φ_k＝[1 U(k+2) U(k+1) U(k-1) U(k-2) I(k+2) I(k+1) I(k) I(k-1) I(k-2)]^T，系數矩陣為：κ＝[U′_o a bc d g h m n w]^T，而噪聲矩陣為ε_k，則公式6可改寫為：

S05)、通過參數辨識算法來辨識κ，并進一步得到電池的二階等效電路模型的參數。

2.根據權利要求1所述的電池等效電路模型的參數在線實時辨識方法，其特征在于：所述參數辨識算法包括最小二乘法、神經網絡算法和粒子濾波器算法。

3.根據權利要求1所述的電池等效電路模型的參數在線實時辨識方法，其特征在于：通過遞推增廣最小二乘法辨識電池的二階等效電路模型的參數，具體過程為：a1)、因采集電池電壓和電流的采集系統存在采樣誤差e，假設該采樣誤差至少為一階噪聲，該噪聲矩陣也通過遞推增廣最小二乘法辨識得到，因此，輸入矩陣表示為：

系數矩陣表示為：κ＝[U′_o a b c d g h m n w q]^T；

a2)、確定系數矩陣κ、協方差矩陣P以及誤差e的初值：令κ_i＝[0]^T，P_i＝σ²I，e_i＝[0]，I為單位矩陣，σ²≥10⁶，i＝1，2；

a3)、對電池的電壓和電流進行第j次采樣，j＝1～5；

a4)、計算第j-2次增益矩陣：

a5)、計算第j-2次系數矩陣：

a6)、根據公式7計算U_o、R、a_i、b_i和c_i，i＝1，2；

a7)、根據公式5計算C_pi和R_pi，i＝1，2，

a8)、根據公式8計算誤差e_j，即公式8中的ε_k；

a9)、計算第j-2次協方差矩陣：

a10)、對電池的電壓和電流進行第j＝j+3次采集；

a11)、重復步驟a4)至a10)直至N次采集結束，N≧5。

4.根據權利要求1所述的電池等效電路模型的參數在線實時辨識方法，其特征在于：辨識電池的二階等效電路模型的參數的具體過程為：

b1)、對電壓和電流進行N次采樣，構造矩陣：表示每次采樣得到的數據；

b2)、構造矩陣：Y＝[y(3) y(4)…y(N)]^T，Y表示測量的電池的端電壓；

b3)、求解方程，得到κ的值：κ＝(Φ^TΦ)^-1Φ^TY；

b4)、根據公式7計算U_o、R、a_i、b_i和c_i，i＝1，2；

b5)、根據公式5計算C_pi和R_pi，i＝1，2。