[發明專利]一種用于變溫度環境的串聯超級電容組荷電狀態估計方法

有效

• 申請號: 202110571564.0
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113419123B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 王春;陳俑志
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R1/44;G06F17/16;G06F30/27;G06N3/12
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 岳東升;楊帥峰

1.一種用于變溫度環境的串聯超級電容組荷電狀態估計方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟1、在串聯超級電容組的各電容單體中篩選出電壓最高的單體作為表征單體，用表征單體的荷電狀態表征超級電容組的荷電狀態；

步驟2、在多個溫度下對串聯超級電容組進行HPPC充放電試驗，得到充放電電流I和電壓U，以及采樣時間間隔Δt；

步驟3、對所述表征單體建立戴維南等效電路模型，使用由所述步驟2得到的不同溫度下的數據對表征單體進行參數辨識；

步驟4、引入溫度修正因子函數其中S_T、S₀分別表示溫度T與基準溫度下戴維南模型的電阻Ri、Rd、時間常數τ的值，其中表示溫度T下戴維南模型的電阻Ri的值，表示基準溫度下戴維南模型的電阻Ri的值；其中表示溫度T下戴維南模型的電阻Rd的值，表示基準溫度下戴維南模型的電阻Rd的值；其中S_T,τ表示溫度T下戴維南模型的時間常數τ的值，S_0,τ表示基準溫度下戴維南模型的時間常數τ的值；針對戴維南模型的開路電壓建立關于SOC和溫度的多項式函數；依次對溫度修正因子函數和多項式函數進行擬合，得到串聯超級電容組的變溫度模型；

步驟5、基于所述變溫度模型建立串聯超級電容組的狀態空間模型，利用自適應擴張卡爾曼濾波算法對串聯超級電容組的SOC進行估計。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟3中對表征單體進行參數辨識具體基于遺傳算法實現。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟4中，溫度修正因子函數λ_T具體使用傅里葉級數擬合得到：

式中，a、b、c、d均為擬合系數；

對所述開路電壓Uoc建立關于SOC和溫度的三維多項式：

Uoc(soc,T)＝a1+a2*soc+a3*T+a4*soc²+a5*soc*T

+a6*T²+a7*soc³+a8*soc²*T+a9*soc*T²+a10*T³

式中，soc為當前采樣時刻的SOC值，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10均為擬合系數。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于：所述步驟5中建立的所述狀態空間模型具體采用以下形式：

其中，k為某個特定時刻，

x_k為超級電容組在k時刻的系統估計狀態，

y_k為超級電容組在k時刻的觀測矩陣，

u_k-1為超級電容組在k-1時刻的系統輸入矩陣，

ω_k-1和v_k為系統噪聲協方差矩陣，

式中，x_k＝[U_D,k z_k]^T；u_k＝i_L,k；Δt為采樣時間間隔；z_k為k時刻的SOC值；U_D,k為k時刻的極化電壓值；C_a為超級電容的最大可用容量；η表示充電效率。