一种锂电池荷电状态估计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锂电池荷电状态估计方法及装置，该方法首先使用多新息带遗忘因子的递推最小二乘法辨识电池参数，将标量新息拓展为新息向量，将增益向量拓展为增益矩阵，充分利用系统的输入输出所包含的参数信息，通过迭代的计算方式辨识系统参数，数据使用率更高，收敛速度快，参数辨识的准确性高。然后利用加权多新息自适应扩展卡尔曼滤波法估计电池SOC，在传统扩展卡尔曼滤波算法的基础上对噪声参数进行估计，然后通过利用多个时刻的新息向量来替换原本算法中使用当前时刻的新息对估计值的修正，并且新数据占有更高的权重，可以有效提升精度。以有效提升精度。以有效提升精度。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池荷电状态估计方法及装置


[0001]本专利技术涉及储能系统运行、控制
，尤其涉及一种锂电池荷电状态估计方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源电动汽车的快速发展，锂离子电池由于其高功率、高能量密度、可回收利用等优点，使其成为了新能源电动汽车的主要动力电池。发挥电动汽车动力电池的性能尤其重要，这就需要电池管理系统(battery management system,BMS)对电池的荷电状态进行精确估计，准确的估计电池荷电状态(state of charge,SOC)可以确保电池的最佳工作状态，从而有助于延长电池寿命，降低使用成本，提高新能源电动汽车的可靠性。
[0003]电池荷电状态是不能被直接测量的，仅能通过采集电池相关参数，建立模型后通过估算算法获得。递推最小二乘(recursive least squares,RLS)算法是一种容易实现的算法，但随着数据的增加会出现数据饱和的现象；带遗忘因子递推最小二乘法(forgetting factor least squares algorithm,FFRLS)在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池荷电状态估计方法，其特征在于，包括：建立锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型；基于多新息辨识理论，将所述锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型中的误差新息扩展为采样误差多新息矩阵；对带采样误差多新息矩阵的锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型进行参数辨识；基于辨识后的参数和锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型建立锂电池荷电状态模型；基于多新息辨识理论，将锂电池荷电状态模型中的噪声误差新息扩展为噪声误差多新息矩阵；对带噪声误差多新息矩阵的锂电池荷电状态模型进行求解，得到锂电池荷电状态估计量。2.根据权利要求1所述的一种锂电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述建立锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型，包括：根据基尔霍夫定律，锂电池二阶RC等效电路的状态方程为：其中，R0为锂电池的欧姆内阻，R
a
和C
a
表示锂电池的电化学极化电阻和极化电容，R
b
和C
b
表示锂电池的浓差极化电阻和浓差极化电容，U
oc
(t)表示t时刻电池开路电压，U
L
(t)表示t时刻电池的端电压，I
L
(t)表示t时刻流过电池的电流，U
a
(t)为R
a
两端的电压，U
b
(t)为R
b
两端的电压；离散化得到：离散化得到：其中，k表示采样时刻，SOC(k)表示k采样时刻的锂电池荷电状态，Q
n
为锂电池容量，T为采样周期，η为锂电池库伦效率；进行拉普拉斯变换得到z平面的传递函数为：
转化为离散的差分方程：其中，I(k)是k采样时刻离散系统输入即锂电池电流，y(k)是k采样时刻离散系统输出，即锂电池端电压。3.根据权利要求2所述的一种锂电池荷电状态估计方法，其特征在于，将所述锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型中的误差信息扩展为采样误差多新息矩阵包括：锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型中的采样误差表示为：锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型中的采样误差表示为：其中，e(k)为k采样时刻采样误差，θ为待辨识参数向量；扩展为采样误差多新息矩阵为：扩展为采样误差多新息矩阵为：其中，E(p,k)为采样误差多新息矩阵，p为采样误差多新息矩阵中的新息个数。4.根据权利要求3所述的一种锂电池荷电状态估计方法，其特征在于，对带采样误差多
新息矩阵的锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型进行参数辨识，包括：初始化待辨识参数向量，误差协方差矩阵和遗忘因子；按如下进行迭代计算直至达到终止条件，输出锂电池参数辨识结果：获取k采样时刻锂电池的量测电压及电流，计算增益矩阵K(k)：K(k)＝P(k
‑
1)*φ(p,k)/[λ*I
p
+φ
T
(p,k)*P(k
‑
1)φ(p,k)]；其中，λ为遗忘因子，I
p
表示p阶单位矩阵；更新辨识参数θ(k)：θ(k)＝θ(k
‑
1)+K(k)*E(p,k)；更新误差协方差矩阵P(k)：其中，λ为遗忘因子。5.根据权利要求4所述的一种锂电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述遗忘因子λ取值为0.995。6.根据权利要求2所述的一种锂电池荷电状态估计方法，其特征在于，基于辨识后的参数和锂电池二阶RC等效电路的离散差分模型建立锂电池荷电状态模型，包括：x
k
＝[U
a
(k),U
b
(k),SOC(k)]；其中，k表示采样时刻，x
k
为k采样时刻状态变量，u
k
为k采样时刻离散系统输入即锂电池电流，y
k
为k采样时刻量测输出即锂电池端电压，w
k
和v
k
为k采样时刻高斯白噪声。7.根据权利要求6所述的一种锂电池荷电状态估计方法，其特征在于，将锂电池荷电状态模型中的噪声误差信息扩展为噪声误差多新息矩阵，包括：其中，E
p,k
为噪声误差多新息矩阵，是根据k
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱卫平，袁晓冬，缪惠宇，凌超，史明明，曾飞，孙健，杨雄，肖小龙，郭佳豪，陆孝天，陈国旺，孙国强，臧海祥，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司河海大学江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：