[發明專利]一種快速實現鉛酸電池SOC估計方法

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• 申請號: 202011017823.7
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112130081A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 汪星一;邵振華;鐘智雄
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: G01R31/387
• 分類號: G01R31/387;G01R31/388;G01R31/379;G01R31/367;G01R31/396
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 錢莉;蔡學俊

本發明涉及一種快速實現鉛酸電池SOC估計方法，包括步驟：在奇異系統框架下搭建鉛酸蓄電池充放電系統的等效電路模型；將奇異系統轉化為常規的狀態空間模型表達；考慮到鉛酸蓄電池系統內部與測量輸出電壓的干擾，為了在有干擾情況下對電荷狀態SOC進行正確的估計，再一次將常規的狀態空間模型改寫為奇異系統的表達；利用有限時間穩定理論和李雅普諾夫函數方法，保證在有限時間內對鉛酸電池的SOC進行正確的估計。本發明能夠快速的估計鉛酸電池的SOC。

技術領域

本發明涉及電池容量估計技術領域，特別是一種快速實現鉛酸電池SOC估計方法。

背景技術

鉛酸電池(VRLA)，是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。

新的蓄電池投入使用后，必須定期地進行充電和放電。充電的目的是使蓄電池貯存電能及時地恢復容量，以滿足用電設備的需要。放電的目的是及時地檢驗蓄電池容量參數，及促進電極活性物質的活化反應。蓄電池充電和放電狀況的好壞，將直接影響到蓄電池的電性能及使用壽命。蓄電池使用一段時間或長期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態的容量的比值，常用百分數表示。其取值范圍為0～1，當SOC＝0時表示電池放電完全，當SOC＝1時表示電池完全充滿，控制蓄電池運行時必須考慮其荷電狀態，而現有技術中關于鉛酸蓄電池的SOC狀態估計效果卻不甚理想。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種快速實現鉛酸電池SOC估計方法，能夠快速的估計鉛酸電池的SOC。

本發明采用以下方案實現：一種快速實現鉛酸電池SOC估計方法，具體包括以下步驟：

在奇異系統框架下搭建鉛酸蓄電池充放電系統的等效電路模型；

將奇異系統轉化為常規的狀態空間模型表達；

考慮到鉛酸蓄電池系統內部與測量輸出電壓的干擾，為了在有干擾情況下對電荷狀態SOC進行正確的估計，再一次將常規的狀態空間模型改寫為奇異系統的表達；利用有限時間穩定理論和李雅普諾夫函數方法，保證在有限時間內對鉛酸電池的SOC進行正確的估計。

進一步地，所述鉛酸蓄電池充放電系統包括AC母線、雙向DC/AC模塊、鉛酸蓄電池以及SOC估計器；所述鉛酸蓄電池經所述雙向DC/AC模塊連接至AC母線，所述SOC估計器與鉛酸蓄電池相連，用以估計鉛酸蓄電池的SOC；

所述鉛酸蓄電池充放電系統的等效電路模型包括電阻R1、電阻R2、電阻Rt、電容C1以及電容C2；所述電阻R1與電容C1串聯作為第一支路，電阻R2與電容C2串聯作為第二支路，第一支路與第二支路并聯后與電阻Rt串聯。

進一步地，所述將奇異系統轉化為常規的狀態空間模型表達具體包括以下步驟：

步驟S21：根據電池等效電路的網格規律，將鉛酸蓄電池等效電路電壓表示為，如公式(1)所示：

式中，I(t)、I₁(t)和I₂(t)分別為經過電阻R_t、R₁和R₂的電流，V_c1(t)和V_c2(t)分別表示電容C₁和C₂的電壓,V_t(t)為電池電路的總電壓；

將上述條件改寫為：

將公式(2)帶入公式(1)得到：