[發明專利]基于PID-EKF的鋰電池SOC估算方法、系統、介質及電子設備

在審

• 申請號: 202211049532.5
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115932591A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳祖鋼;丁鵬;趙恩海;吳煒坤;嚴曉;張杰
• 申請（專利權）人: 上海玫克生儲能科技有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G06F17/12;H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 徐秋平

1.一種基于PID-EKF的鋰電池SOC估算方法，其特征在于，包括：

利用預設的等效電路模型簡化目標電站的實際電站模型，通過參數辨識法得到所述等效電路模型各參數的特性曲線；

結合安時積分法以及所述特性曲線建立狀態方程；

基于所述狀態方程結合擴展卡爾曼濾波原理獲取SOC狀態量的先驗估計值，以及SOC狀態量的協方差先驗估計值；

計算所述目標電站的端電壓觀測值的實際方差與理論方差的目標差值，基于所述目標差值結合PID算法得到測量噪聲協方差；

基于所述測量噪聲協方差計算卡爾曼增益；

基于所述卡爾曼增益計算得到SOC狀態量的后驗估計值，以及SOC狀態量的協方差后驗估計值；

將所述SOC狀態量的后驗估計值作為當前時刻的SOC預測值進行輸出。

2.根據權利要求1所述的基于PID-EKF的鋰電池SOC估算方法，其特征在于，結合安時積分法以及所述特性曲線建立狀態方程，包括：

基于一階R_in等效電路模型通過參數辨識法獲取所述特性曲線，其中，所述特性曲線至少包括R_in-SOC內阻荷電狀態曲線以及V_ocv-SOC開路電壓-荷電狀態曲線；

基于所述安時積分法將R_in-SOC狀態曲線以及V_ocv-SOC狀態曲線簡化為以SOC為自變量的函數，得到如下線性方程：

x_t+1＝A_tx_t+B_tu_t+w_t；

y_t＝C_tx_t+D_tu_t+v_t；

其中，x_t為SOC的狀態變量，y_t為端電壓的觀測變量，u_t為電流I，A_t為狀態轉移矩陣，B_t為輸入矩陣，C_t為傳輸矩陣，D_t為前饋矩陣，w_t為過程噪聲，v_t為所述測量噪聲，所述過程噪聲w_t與測量噪聲v_t為互不相關的白噪聲，且所述過程噪聲w_t對應的協方差為Q_t，所述測量噪聲v_t對應的協方差為R_t，t為時間量；

利用非線性系統的函數映射將所述線性方程重寫為非線性形式得到所述狀態方程，公式如下：

x_t+1＝f(x_t,u_t)+w_t；

y_t＝g(x_t,u_t)+v_t。

3.根據權利要求2所述的基于PID-EKF的鋰電池SOC估算方法，其特征在于，基于所述狀態方程結合擴展卡爾曼濾波原理獲取SOC狀態量的先驗估計值，以及SOC狀態量的協方差先驗估計值，包括：

將所述狀態方程中的f(x_t,u_t)，g(x_t,u_t)利用泰勒級數展開以將所述狀態方程簡化為線性化的狀態方程組，結果如下：

其中，為上一時刻的SOC預測值；

基于所述狀態方程結合擴展卡爾曼濾波原理得到擴展卡爾曼濾波算法的遞推公式，結果如下：

其中，為SOC狀態量的先驗估計值，P_t|t-1為SOC狀態量的協方差先驗估計值。