电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法及装置，方法包括：建立二阶RC等效电路模型；确定所述电池的端电压、电流、欧姆压降、极化电压并建立第一方程式；对所述第一方程式进行离散运算和变换运算得到第二方程式，所述第二方程式具有已知量和状态方程，从而得到第三方程式；基于所述第三方程式，通过参数辨识算法对所述已知量进行估算，从而得出所述已知量的估算值；根据所述已知量的估算值，得出所述模型参数。装置包括建立模块，公式模块，计算模块，辨识模块和估算模块。本发明专利技术实施例提供的技术方案能够实时、快速、准确地估计出电池的模型参数，在此基础上进而评价电池性能，为电池的正常工作和设备的使用安全提供了保障。

Method and device for parameter identification of second order RC equivalent circuit model of battery

【技术实现步骤摘要】
电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法及装置
本专利技术涉及电池检测
，尤其涉及一种电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法及装置。
技术介绍
据估计，2030年全球的新能源汽车将以108GWh/年的速度宣告动力电池的退役，届时我国将要退役的动力电池也将达到全球总量的30％。虽然这些退役的动力电池已不能在电动汽车中使用，但其还保持着至少80％的容量。若将这些退役电池进行筛选和重组，用于微电网、储能、通信、电动工具等领域，将会减少环境的污染、降低企业的运营成本，创造巨大的社会价值。如何保证梯次利用中电池的安全性，依赖于准确、快速、实时的估计电池的状态参数。而若要获取电池的状态参数需要对电池的模型进行准确的估计。传统估计电池模型的方法主要依赖于离散测试：(1)开路电压(OCV，open-circuitvoltage)需要将电池进行充分的静置，测量电池的端电压。(2)其他模型参数的计算方法需要利用电池电压与电流的变化以及电池的零输入、零状态影响求得。因此，目前实现电池模型参数实时、快速、准确的估计并没有好的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法及装置，用以解决现有技术存在的上述技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法，包括以下步骤：建立二阶RC等效电路模型；确定所述电池的端电压U、电流I、开路电压UOCV、欧姆压降RoI和极化电压Up1和Up2，并建立第一方程式对所述第一方程式进行离散运算和变换运算得到第二方程式U(k)＝OCV+αU(k-1)+βU(k-2)+γI(k)+λI(k-1)+ηI(k-2)，所述第二方程式具有已知量θ＝[OCVαβγλη]T和状态方程从而得到第三方程式其中，OCV＝(1-a1-a2+a1a2)Uocv(k)，α＝a1+a2，β＝-a1a2，γ＝Ro+b1+b2，λ＝-(a2b1+a1b2+a1Ro+a2Ro)，η＝a1a2Ro，τ1＝Rp1Cp1，τ2＝Rp2Cp2，Ts为采样时间，Ro为欧姆内阻，Rp1、Rp2为极化电阻，Cp1、Cp2为极化电容；基于所述第三方程式，通过参数辨识算法对所述已知量θ进行估算，从而得出所述已知量θ的估算值；根据所述已知量θ的估算值，得出所述模型参数。通过本实施例提供的方案，能够实时、快速、准确地估计出电池模型参数，在此基础上进而评价电池性能，为电池的正常工作和设备的使用安全提供了保障。在一种优选的实施方案中，所述参数辨识算法包括最小二乘算法、递推最小二乘算法、递推增广最小二乘算法和带遗忘因子的递推最小二乘算法。通过本实施例提供的方案，本专利技术的电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法可以适用多种算法进行辨识运算。在一种优选的实施方案中，采用带遗忘因子的递推最小二乘算法执行所述估算，包括以下步骤：对电池的电压和电流进行N次观测，其中N≥2；确定所述已知量θ和协方差矩阵PN的初值；确定遗忘因子ρ，其中0<ρ≤1；计算增益矩阵计算所述已知量θ的估算值计算协方差矩阵其中I为单位矩阵；重复计算所述增益矩阵、所述已知量θ的估算值和所述协方差矩阵，直至N次观测结束，得出所述已知量θ的估算值。通过本实施例提供的方案，利用迭代运算，逐步算出已知量θ的估算值。在一种优选的实施方案中，选取前n次观测，其中n<N，利用运算公式求得所述已知量θ和协方差矩阵PN的初值，再从第n+1次开始使用递推增广最小二乘算法计算所述已知量θ，其中所述运算公式为通过本实施例提供的方案，利用递推增广最小二乘算法计算已知量θ，提高计算速度和准确性。在一种优选的实施方案中，定义所述已知量θ的初值θ0＝[000000]T，所述协方差矩阵PN的初值P0＝σ2I，其中I为6×6的单位矩阵，σ2≥106。通过本实施例提供的方案，利用定义初值的方法，先定义一个用于迭代运算的初值，优点是节省计算初值的计算资源。在一种优选的实施方案中，所述模型参数包含开路电压、欧姆内阻、极化内阻、极化电容。通过本实施例提供的方案，进一步能够对多种电池状态进行估计，电池状态包含但不仅限于荷电状态、功率状态和健康状态。在一种优选的实施方案中，所述模型参数为通过本实施例提供的方案，分别求出开路电压UOCV，欧姆内阻Ro，极化电容Cp1、Cp2，极化电阻Rp1、Rp2，以及各个参数从而完成电池二阶RC等效电路模型参数辨识的计算，得到电池状态的基本参数。第二方面，本专利技术实施例提供了一种电池二阶RC等效电路模型参数辨识的装置，包括：建立模块，用于建立二阶RC等效电路模型；公式模块，用于确定所述电池的端电压U、电流I、开路电压UOCV、欧姆压降RoI和极化电压Up1和Up2，并建立第一方程式计算模块，用于对所述第一方程式进行离散运算和变换运算得到第二方程式U(k)＝OCV+αU(k-1)+βU(k-2)+γI(k)+λI(k-1)+ηI(k-2)，所述第二方程式具有已知量θ＝[OCVαβγλη]T和状态方程从而得到第三方程式其中，OCV＝(1-a1-a2+a1a2)Uocv(k)，α＝a1+a2，β＝-a1a2，γ＝Ro+b1+b2，λ＝-(a2b1+a1b2+a1Ro+a2Ro)，η＝a1a2Ro，τ1＝Rp1Cp1，τ2＝Rp2Cp2，Ts为采样时间，Ro为欧姆内阻，Rp1、Rp2为极化电阻，Cp1、Cp2为极化电容；辨识模块，用于基于所述第三方程式，通过参数辨识算法对所述已知量θ进行估算，从而得出所述已知量θ的估算值；估算模块，用于根据所述已知量θ的估算值，得出所述模型参数。通过本实施例提供的方案，利用五个模块共同处理电池模型参数的估算，在此基础上能够快速估计出电池状态，进而评价电池性能，为电池的正常工作和设备的使用安全提供了保障。与现有技术相比，本技术方案至少具有如下有益效果：本专利技术实施例所公开的电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法及装置，可为电池状态估计提供支持，不仅适用于单个电池的模型参数估计和/或整个电池组的电池模型参数估计，也适用于多个电池的串并联形式中的每个单体电池模型参数辨识，适用于任意电池二阶RC等效电路模型参数的估计，电池包含但不仅限于干电池、铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池等。，可应用于各种电池状态的估计，包含但不仅限于荷电状态(SOC，stateofcharge)、功率状态(SOP，stateofpower)和健康状态(SOH，stateofhealth)。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。图1是本专利技术实施例1所提供的电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例1所提供的电池二阶RC等效电路模型参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n建立二阶RC等效电路模型；/n确定所述电池的端电压U、电流I、开路电压U

【技术特征摘要】
1.一种电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立二阶RC等效电路模型；
确定所述电池的端电压U、电流I、开路电压UOCV、欧姆压降RoI和极化电压Up1和Up2，并建立第一方程式
对所述第一方程式进行离散运算和变换运算得到第二方程式U(k)＝OCV+αU(k-1)+βU(k-2)+γI(k)+λI(k-1)+ηI(k-2)，
所述第二方程式具有已知量θ＝[OCVαβγλη]T和状态方程从而得到第三方程式其中，OCV＝(1-a1-a2+a1a2)Uocv(k)，α＝a1+a2，β＝-a1a2，γ＝Ro+b1+b2，λ＝-(a2b1+a1b2+a1Ro+a2Ro)，η＝a1a2Ro，τ1＝Rp1Cp1，τ2＝Rp2Cp2，Ts为采样时间，Ro为欧姆内阻，Rp1、Rp2为极化电阻，Cp1、Cp2为极化电容；
基于所述第三方程式，通过参数辨识算法对所述已知量θ进行估算，从而得出所述已知量θ的估算值；
根据所述已知量θ的估算值，得出所述模型参数。


2.根据权利要求1所述的电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法，其特征在于，所述参数辨识算法包括最小二乘算法、递推最小二乘算法、递推增广最小二乘算法和带遗忘因子的递推最小二乘算法。


3.根据权利要求2所述的电池二阶RC等效电路模型参数辨识的方法，其特征在于，采用带遗忘因子的递推最小二乘算法执行所述估算，包括以下步骤：
对电池的电压和电流进行N次观测，其中N≥2；
确定所述已知量θ和协方差矩阵PN的初值；
确定遗忘因子ρ，其中0<ρ≤1；
计算增益矩阵
计算所述已知量θ的估算值
计算协方差矩阵其中I为单位矩阵；
重复计算所述增益矩阵、所述已知量θ的估算值和所述协方差矩阵，直至N次观测结束，得出所述已知量θ的估算值。


4.根据权利要求3所述的电池二阶RC等效电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙力，金鹏，林鹏，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11