[發明專利]一種基于分數階擴展卡爾曼濾波算法的SOC估計方法

在審

• 申請號: 202110463375.1
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113138344A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 盧云帆;邢麗坤;張夢龍;郭敏
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于分數階擴展卡爾曼濾波算法的SOC估計方法，主要包括以下步驟：

S1：建立鋰電池分數階二階等效電路模型；

S2：確定等效電路各參數與SOC的函數關系，建鋰電池的狀態空間方程；

S3：初始化參數，采用自適應遺傳算法對分數階模型進行參數辨識；

S4：初始化狀態變量，用分數階擴展卡爾曼濾波算法估計鋰電池SOC。

2.根據權利要求1所述的一種基于分數階擴展卡爾曼濾波算法的SOC估計方法，其特征在于：S1所建立的鋰電池二階等效電路模型為分數階二階等效電路模型，其電路參數包括歐姆內阻R₀，極化電阻R₁、R₂，極化電容C₁、C₂，分數階電容的階數α、β。

3.根據權利要求1所述的一種基于分數階擴展卡爾曼濾波算法的SOC估計方法，其特征在于：S2中，通過脈沖放電實驗確定鋰電池開路電壓U_oc與SOC的關系：

S2.1：以30A的定電流對充滿電的電池進行脈沖放電，每次放電6min即0.1SOC值，放電結束后將電池靜置2h，記錄電池開路電壓，重復上述操作10次；

S2.2：根據實驗測得10組U_oc與SOC關系的數據點，將SOC作為變量，通過公式(4)對U_oc與SOC的數據點做八階擬合，從而得到U_oc與SOC的函數：

U_oc(SOC)＝p₁SOC⁸+p₂SOC⁷+p₃SOC⁶+p₄SOC⁵+p₅SOC⁴+p₆SOC³+p₇SOC²+p₈SOC+p₉

S2.3：根據鋰電池等效電路模型與回路電壓關系，表示出各參數與SOC的關系：

觀測方程：

U₀＝U_oc(SOC)-R₀I-U₁-U₂

U₀為端電壓，T_s為采樣時間，Q_n為電池容量,D^α、D^β為分數階微積分算子；

S2.4：引入求解分數階系統最常用的G-L定義：

l是記憶長度，即[t/T_s]的整數部分，表示當前的狀態與過去l個采樣點有關，為了防止計算量隨時間增大，只考慮[t-l，t]范圍內的數據點，為牛頓二項式系數：

S2.5：結合S2.4的分數階微積分算子求解定義，將S2.3中方程差分離散化：

S2.5：進一步簡化得到：

式中x_k、y_k分別為k時刻的狀態變量、觀測量，A_k為狀態轉移矩陣，B_k是輸入矩陣，u_k為輸入量，C_k為輸出矩陣；w_k、v_k為系統的過程噪聲和觀測噪聲。