一种动力电池模型参数辨识方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种动力电池模型参数辨识方法及系统，方法包括：基于子空间辨识法构建的动力电池状态空间模型，确定电池总电压的各个电压分量与电池输入电流之间的变化关系；基于每个电压分量与电池输入电流之间的变化关系，分别建立每个电压分量对应的等效电路模型；辨识所述每个电压分量对应的等效电路模型中各个电路元件的参数值。本发明专利技术实施例提供的动力电池模型参数辨识方法及系统，通过子空间辨识方法分析组成总电压输出的各电压分量的特性，从而确立电池的等效电路模型结构和元件组成，准确识别出动力电池模型中各个元件的参数值。

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池模型参数辨识方法及系统
本专利技术实施例涉及动力电池系统设计
，尤其涉及一种动力电池模型参数辨识方法及系统。
技术介绍
近年来，动力电池作为一种新型动力源被电动汽车、无人机、平流层飞艇等制造行业广泛使用。上述行业所用动力电池组由电池单体串联起来组成，单体个数多达几十个至几百个，与单支或几支电池相比，动力电池组电压高、结构复杂。在使用过程中，动力电池的工作电流变化范围大，且变化快速，充放电转换频繁，所以如果不对电池各状态参数进行监控，电池很可能会出现过充、过放、过温等现象，导致电池的性能下降，缩短电池使用寿命。因此为了准确估计动力电池的状态和工作参数，如电池的荷电状态(StateofCharge，简称SoC)、健康状态(StateofHealth，简称SoH)以及峰值功率能力等，需要首先建立动力电池模型，再基于该动力电池模型来估计或预测电池的性能。现有技术中，电池模型从建模方法上可分为电化学机理模型、等效电路模型和黑箱模型等。电化学机理模型是从电池的电极材料、电解液材料、隔膜材料之间的电化学反应机理出发，采用数学方法描述电池内部电极/溶液界面的结构、电极的反应过程、电解液材料中离子的浓度变化、电子的转移步骤动力学规律等。黑箱模型不关心蓄电池内部的电化学反应机理，只根据电池的电流、电压数据对需要检测的量如SOC、SOH等进行建模，寻求数量上的联系，借以反映它们之间隐含的内在联系，此类模型的实现方法包括神经网络、模糊逻辑以及支持向量机方法等。电池的等效电路模型是基于电池工作及构成原理采用传统电子元器件如电阻、电容、电感、半导体元件等来模拟电池的工作特性，经过一定的组合方式构成电池的等效电路模型。但是，现有技术提供的方法中，电化学机理模型中往往包含多个扩散方程，需要严格的边界条件，模型复杂，参数多。黑箱模型学习过程复杂、电池实验数据样本的选取困难、模型参数的推广性差。电池的等效电路模型中含有的RC网络的阶数过多，对动力电池管理系统的计算能力要求较高，另外，在实际使用过程中，每隔一段时间就要对动力电池的模型参数进行更新和标定，数据采集不方便，影响了动力电池的持续使用，增加了维护成本。因此，现在亟需一种动力电池模型参数辨识方法来解决上述现有技术中存在的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的动力电池模型参数辨识方法及系统。第一方面本专利技术实施例提供一种动力电池模型参数辨识方法，包括：基于子空间辨识法构建的动力电池状态空间模型，确定电池总电压的各个电压分量与电池输入电流之间的变化关系；基于每个电压分量与电池输入电流之间的变化关系，分别建立每个电压分量对应的等效电路模型；辨识所述每个电压分量对应的等效电路模型中各个电路元件的参数值。第二方面本专利技术实施例提供了一种动力电池模型参数辨识系统，包括：变化关系确定模块，用于基于子空间辨识法构建的动力电池状态空间模型，确定电池总电压的各个电压分量与电池输入电流之间的变化关系；等效电路建立模块，用于基于每个电压分量与电池输入电流之间的变化关系，分别建立每个电压分量对应的等效电路模型；辨识模块，用于辨识所述每个电压分量对应的等效电路模型中各个电路元件的参数值。第三方面本专利技术实施例提供了一种动力电池模型参数辨识设备，包括：处理器、存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述所述的一种动力电池模型参数辨识方法。第四方面本专利技术实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述方法。本专利技术实施例提供的动力电池模型参数辨识方法及系统，通过子空间辨识方法分析组成总电压输出的各电压分量的特性，从而确立电池的等效电路模型结构和元件组成，准确识别出动力电池模型中各个元件的参数值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种动力电池模型参数辨识方法流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的电压是电流的积分关系等效电路示意图；图3是本专利技术实施例提供的电压是电流的比例关系等效电路示意图；图4是本专利技术实施例提供的电压与电流的变化率关系等效电路示意图；图5是本专利技术实施例提供的电压在电流变化时的稳态关系等效电路示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种动力电池模型参数辨识系统结构图；图7是本专利技术实施例提供的动力电池模型参数辨识设备的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，现有技术中，一般电池模型的建立，首先基于实验室数据确定电池模型结构，然后进行参数辨识，该方法的数据样本特征比较单一且数据量较少，因此在实际应用时，电池模型的结构和参数无法完全适应多变且复杂的充放电工况条件，导致模型无法准确模拟并跟踪电池的实际特性。针对上述问题，图1是本专利技术实施例提供的一种动力电池模型参数辨识方法流程示意图，如图1所示，包括：101、基于子空间辨识法构建的动力电池状态空间模型，确定电池总电压的各个电压分量与电池输入电流之间的变化关系；102、基于每个电压分量与电池输入电流之间的变化关系，分别建立每个电压分量对应的等效电路模型；103、辨识所述每个电压分量对应的等效电路模型中各个电路元件的参数值。在步骤101中，可以理解的是，本专利技术实施例提供的电池模型区别于现有技术，是根据子空间辨识法构建的，建立的动力电池状态空间模型是为了能够准确模拟工况充放电条件下，电池电压的变化曲线。进一步的，在步骤101中，通过分析建立的动力电池状态空间模型的输出方程，能够得到各电压分量和电池电流之间的变化关系。在步骤102中，针对于电压分量和电池电流之间不同类型的变化关系，本专利技术实施例采用了等效电路模型的方式来进行模拟。可以理解的是，通过等效电路模型，在保持原有电路特性不变的前提下，能够将复杂的电路进行简化，从而使得分析过程也相应的简便。在步骤103中，可以理解的是，每种等效电路模型中均包含特定的电路元件，本专利技术实施例可以根据输入电流和各电路模块对应的电压分量，可分别辨识出各电路元件的参数值，从而整合得到整个完整的电池模型，并基于该电池模型来对电池的性能进行估计和预测。本专利技术实施例提供的动力电池模型参数辨识方法，通过子空间辨识方法分析组成总电压输出的各电压分量的特性，从而确立电池的等效电路模型结构和元件组成，准确识别出动力电池模型中各个元件的参数值。在上述实施例的基础上，在所述确定电池总电压的各个电压分量与电池输入电流之间的变化关系之前，所述方法还包括：实时获取预设时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池模型参数辨识方法，其特征在于，包括：基于子空间辨识法构建的动力电池状态空间模型，确定电池总电压的各个电压分量与电池输入电流之间的变化关系；基于每个电压分量与电池输入电流之间的变化关系，分别建立每个电压分量对应的等效电路模型；辨识所述每个电压分量对应的等效电路模型中各个电路元件的参数值。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池模型参数辨识方法，其特征在于，包括：基于子空间辨识法构建的动力电池状态空间模型，确定电池总电压的各个电压分量与电池输入电流之间的变化关系；基于每个电压分量与电池输入电流之间的变化关系，分别建立每个电压分量对应的等效电路模型；辨识所述每个电压分量对应的等效电路模型中各个电路元件的参数值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定电池总电压的各个电压分量与电池输入电流之间的变化关系之前，所述方法还包括：实时获取预设时间段内的电池的电流数据和电压数据；基于子空间辨识法以及所述预设时间段内的电池的电流数据和电压数据，建立所述动力电池状态空间模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立所述动力电池状态空间模型，包括：对所述电池的电流数据和电压数据进行子空间投影运算，得到目标矩阵；基于所述目标矩阵，确定所述动力电池状态空间模型的状态序列和输出矩阵，以建立所述动力电池状态空间模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述对所述电池的电流数据和电压数据进行子空间投影运算，得到目标矩阵之后，所述方法还包括：对所述目标矩阵进行奇异值分解，确定所述目标矩阵的非零奇异值个数；将所述非零奇异值个数作为所述动力电池状态空间模型的阶数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定电池总电压的各个电压分量与电池输入电流之间的变化关系，包括：基于所述动力电池状态空间模型的阶数，确定动力电池状态空间模型的输出电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓伟，徐国宁，李兆杰，苗颖，高阳，刘乾石，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11