[發明專利]一種基于滾動時域算法的全釩液流電池峰值功率估計方法

有效

• 申請號: 202110069916.2
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112800708B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 熊斌宇;董思迪;李旸;蘇義鑫;張清勇;唐金銳
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/373
• 分類號: G06F30/373;H01M8/04298;H01M8/04992
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳

1.一種基于滾動時域算法的全釩液流電池峰值功率估計方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1：根據全釩液流電池的特性建立一階等效電路模型，所述模型包括電壓源、RC一階并聯網絡和串聯電阻構成，RC一階網絡描述全釩液流電池的極化特性，R₀，R₁分別表示歐姆內阻和極化電阻，C₁為極化電容：

U_t＝E_ocv-U₁-U₀ (1)

U₀＝IR₀ (3)

E_ocv(SOC)＝f(SOC)＝a₀+a₁SOC+a₂SOC²+a₃SOC³+a₄SOC⁴+a₅SOC⁵

(4)

式(1)中，E_ocv為等效電路的開路電壓，為荷電狀態SOC的函數；U₁為RC并聯網絡的端電壓，U₀為歐姆內阻R₀兩端的電壓；式(2)中，I為工作電流，放 電時，I為正；充電時，I為負；式(4)表示SOC與E_ocv的函數關系，其中SOC為荷電狀態，a₀,a₁,a₂,a₃,a₄,a₅為待定系數，由實驗數據擬合求得，f()為函數表達式；在式(5)中，SOC₀為初始荷電狀態，η為庫倫效率，C_N為電池額定容量；

步驟2：列寫狀態空間方程和輸出方程，所述狀態空間方程和輸出方程，如式(10)所示：

其中，x為系統中的各個狀態量；k為估計時刻；u為系統的輸入量；A為狀態矩陣；B為輸入矩陣；C為輸出矩陣；D為直接轉移矩陣；所述矩陣如下：

步驟3：列寫時域長度為n步的電池狀態和端電壓，時域長度為n步的電池狀態如式(13)所示：

時域長度為n步的電池端電壓如式(14)所示：

其中，為狀態變量預測矩陣；為端電壓預測矩陣；x(k)為k時刻的狀態變量矩陣；為輸入變量矩陣；p為預測狀態矩陣；q為預測輸入矩陣；f為預測輸出矩陣；g為預測直接轉移矩陣；

步驟4：根據期望輸出，列寫目標函數，所述目標函數為：

其中，H為diag為構造對角矩陣函數，e₁＝[1 0 0]；Const為常數；T為轉置函數；W和U為化簡矩陣；為優化參考值；

步驟5：功率定義為電流與電壓的乘積，估計周期內每個預測時刻的峰值功率表達式如下：

其中，為quadprog函數優化出的工作電流；為優化電流對應的端電壓；為估計周期內的每個時刻的峰值功率；

步驟6：峰值功率定義為在未來一段時間內電池能持續發出或吸收的最大功率，因此，對未來指定時間段峰值功率計算表達式如下：

其中，min和max分別為最小值和最大值函數；SOP_dis和SOP_chg分別為放電峰值功率和充電峰值功率。