超级电容的参数估算方法、装置以及均衡方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超级电容的参数估算方法、装置以及均衡方法和装置。超级电容的参数估算方法包括：建立超级电容的等效电路模型；其中，等效电路模型包括并联的瞬时RC支路、短时RC支路、长时RC支路和自放电电阻支路，瞬时RC支路、短时RC支路和长时RC支路具有不同时间常数。根据等效电路模型确定超级电容的状态空间表达式，其中，状态空间表达式的输出量为端电压的值，状态空间表达式中的状态变量包括等效电路模型各支路的电容的容值、各支路的电阻的阻值和各支路中电容的电压值。利用无迹卡尔曼算法对状态空间表达式中的状态变量进行估算。根据状态变量的估计值计算超级电容的参数。本发明专利技术方案能够提高超级电容的参数估算精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
超级电容的参数估算方法、装置以及均衡方法和装置


[0001]本专利技术实施例涉及储能技术，尤其涉及一种超级电容的参数估算方法、装置以及均衡方法和装置。

技术介绍

[0002]与传统的储能技术相比，超级电容具有高功率密度、高充放电效率、超长寿命、高低温性能好和大电流放电能力强等优点。超级电容储能在新型电力系统中被广泛应用。在超级电容的储能系统中，超级电容管理的作用十分明显，其对于超级电容的协调控制、降低运行成本等方面具有重要意义。
[0003]然而，对于超级电容管理的合理性依赖于获取到的超级电容的参数指标的精确性。但目前对超级电容管理策略及系统的研究应用还局限于为汽车及船舶提供动力等方面，对于超级电容的参数指标的估算精度还较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种超级电容的参数估算方法、装置以及均衡方法和装置，以提高超级电容的参数估算精度。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种超级电容的参数估算方法，超级电容的参数估算方法包括：
[0006]建立所述超级电容的等效电路模型；其中，所述等效电路模型包括并联的瞬时RC支路、短时RC支路、长时RC支路和自放电电阻支路，所述瞬时RC支路、所述短时RC支路和所述长时RC支路具有不同时间常数；
[0007]根据所述等效电路模型确定所述超级电容的状态空间表达式，其中，所述状态空间表达式的输出量为端电压的值，所述状态空间表达式中的状态变量包括等效电路模型各支路的电容的容值、各支路的电阻的阻值和各支路中电容的电压值；<br/>[0008]利用无迹卡尔曼算法对所述状态空间表达式中的状态变量进行估算；
[0009]根据所述状态变量的估计值计算所述超级电容的参数，所述参数包括SOE和SOH。
[0010]可选地，所述瞬时RC支路包括可变电容、固定电容和等效串联电阻，所述等效串联电阻和所述固定电容串联，所述可变电容与所述固定电容并联；所述短时RC支路包括串联的短时等效电阻和短时电容；所述长时RC支路包括串联的长时电容和长时等效电阻；所述自放电电阻支路包括自放电电阻。
[0011]可选地，所述状态空间表达式中的状态变量包括：所述瞬时RC支路中可变电容的电容值、固定电容与可变电容并联支路的等效电容值、等效串联电阻的阻值和所述可变电容的电压值，所述短时RC支路中短时电容的电容值、短时等效电阻的阻值和短时电容的电压值，所述长时RC支路中长时电容的电容值、长时等效电阻的阻值和长时电容的电压值，所述自放电支路中自放电电阻的阻值。
[0012]可选地，利用无迹卡尔曼算法对所述状态空间表达式中的状态变量进行估算，包
括：
[0013]基于所述无迹卡尔曼算法，将所述超级电容的所述状态空间表达式设置为通用表达式；
[0014]对算法误差的协方差和所述状态空间表达式中的所述状态变量做初始化运算；
[0015]对初始化运算后的所述状态空间表达式中与所述状态变量相关的初始Sigma点集执行非线性变换，获取预设数量个第一Sigma点集；
[0016]根据非线性变换后的所述预设数量个第一Sigma点集，确定所述算法误差的协方差和与时间对应的所述状态变量的预测值；
[0017]对初始化运算后的所述状态空间表达式中与所述状态变量相关的二次Sigma点集执行非线性变换，获取所述预设数量个第二Sigma点集；
[0018]根据所述第二Sigma点集，更新所述状态空间表达式和所述算法误差的协方差；
[0019]根据更新后所述状态空间表达式确定所述状态变量的估计值。
[0020]可选地，根据所述状态变量的估计值计算所述超级电容的参数，包括：
[0021]根据所述状态变量的估计值和第一计算公式计算所述超级电容的SOE，其中，所述第一计算公式用于表征所述状态变量中各支路电容的电容估计值和电压估计值与SOE之间的关系。
[0022]可选地，根据所述等效电路模型确定所述超级电容的状态空间表达式，包括：
[0023]根据所述等效电路模型，确定各支路的电流表达式和对应的电压表达式；
[0024]根据各支路的所述电流表达式和对应的电压表达式确定所述状态空间表达式。
[0025]可选地，根据所述等效电路模型，确定各支路的电流表达式和对应的电压表达式，包括：
[0026]根据所述等效电路模型确定各支路的电流表达式；
[0027]将所述电流表达式实施线性近似，确定出对应支路的所述电压表达式。
[0028]可选地，所述预设数量为2n+1，其中，n为所述状态变量的个数。
[0029]可选地，根据所述状态变量的估计值计算所述超级电容的参数，包括：
[0030]根据所述状态变量的估计值和第二计算公式计算所述超级电容的SOH，其中，所述第二计算公式用于表征所述状态变量中瞬时RC支路中的等效串联电阻的出厂额定阻值和实际电阻估计值与SOH之间的关系。
[0031]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种超级电容组的均衡方法，所述超级电容包括多个超级电容；均衡方法包括：
[0032]根据第一方面任意所述的超级电容的参数估算方法，获取所述超级电容组中各所述超级电容的参数，其中，所述参数包括SOE和SOH；
[0033]根据所述超级电容组的电压数据判断所述超级电容组是否需要均衡；
[0034]在所述超级电容组需要均衡的情况下，根据所述超级电容组中各所述超级电容的SOH和SOE对所述超级电容组进行均衡。
[0035]可选地，根据所述超级电容组的电压数据判断所述超级电容组是否需要均衡，包括：
[0036]在所述超级电容组的系统总电压大于预设电压值且所述超级电容组中所述单体超级电容的最大电压差大于预设电压差的情况下，确定所述超级电容组需要均衡。
[0037]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种超级电容的参数估算装置，超级电容的参数估算装置包括：等效模型建立模块、状态空间表达式确定模块、估算模块和计算模块，等效模型建立模块用于建立所述超级电容的等效电路模型；其中，所述等效电路模型包括并联的瞬时RC支路、短时RC支路、长时RC支路和自放电电阻支路，所述瞬时RC支路、所述短时RC支路和所述长时RC支路具有不同时间常数。状态空间表达式确定模块用于根据所述等效电路模型确定所述超级电容的状态空间表达式，其中，所述状态空间表达式的输出量为端电压，所述状态空间表达式中的状态变量包括等效电路模型各支路的电容、各支路的电阻和各支路的电压。估算模块用于利用无迹卡尔曼算法对所述状态空间表达式中的状态变量进行估算。计算模块用于根据所述状态变量的估计值计算所述超级电容的参数，所述参数包括SOE和SOH。
[0038]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种超级电容组的均衡装置，超级电容组的主动均衡控制装置包括：参数获取模块、均衡判断模块和均衡模块；
[0039]参数获取模块用于根据第一方面任意所述的超级电容的参数估算方法，获取所述超级电容组中各所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容的参数估算方法，其特征在于，包括：建立所述超级电容的等效电路模型；其中，所述等效电路模型包括并联的瞬时RC支路、短时RC支路、长时RC支路和自放电电阻支路，所述瞬时RC支路、所述短时RC支路和所述长时RC支路具有不同时间常数；根据所述等效电路模型确定所述超级电容的状态空间表达式，其中，所述状态空间表达式的输出量为端电压的值，所述状态空间表达式中的状态变量包括等效电路模型各支路的电容的容值、各支路的电阻的阻值和各支路中电容的电压值；利用无迹卡尔曼算法对所述状态空间表达式中的状态变量进行估算；根据所述状态变量的估计值计算所述超级电容的参数，所述参数包括SOE和SOH。2.根据权利要求1所述的超级电容的参数估算方法，其特征在于，所述瞬时RC支路包括可变电容、固定电容和等效串联电阻，所述等效串联电阻和所述固定电容串联，所述可变电容与所述固定电容并联；所述短时RC支路包括串联的短时等效电阻和短时电容；所述长时RC支路包括串联的长时电容和长时等效电阻；所述自放电电阻支路包括自放电电阻。3.根据权利要求2所述的超级电容的参数估算方法，其特征在于，所述状态空间表达式中的状态变量包括：所述瞬时RC支路中可变电容的电容值、固定电容与可变电容并联支路的等效电容值、等效串联电阻的阻值和所述可变电容的电压值，所述短时RC支路中短时电容的电容值、短时等效电阻的阻值和短时电容的电压值，所述长时RC支路中长时电容的电容值、长时等效电阻的阻值和长时电容的电压值，所述自放电支路中自放电电阻的阻值。4.根据权利要求1所述的超级电容的参数估算方法，其特征在于，利用无迹卡尔曼算法对所述状态空间表达式中的状态变量进行估算，包括：基于所述无迹卡尔曼算法，将所述超级电容的所述状态空间表达式设置为通用表达式；对算法误差的协方差和所述状态空间表达式中的所述状态变量做初始化运算；对初始化运算后的所述状态空间表达式中与所述状态变量相关的初始Sigma点集执行非线性变换，获取预设数量个第一Sigma点集；根据非线性变换后的所述预设数量个第一Sigma点集，确定所述算法误差的协方差和与时间对应的所述状态变量的预测值；对初始化运算后的所述状态空间表达式中与所述状态变量相关的二次Sigma点集执行非线性变换，获取所述预设数量个第二Sigma点集；根据所述第二Sigma点集，更新所述状态空间表达式和所述算法误差的协方差；根据更新后所述状态空间表达式确定所述状态变量的估计值。5.根据权利要求3所述的超级电容的参数估算方法，其特征在于，根据所述状态变量的估计值计算所述超级电容的参数，包括：根据所述状态变量的估计值和第一计算公式计算所述超级电容的SOE，其中，所述第一计算公式用于表征所述状态变量中各支路电容的电容估计值和电压估计值与SOE之间的关系。6.根据权利要求3所述的超级电容的参数估算方法，其特征在于，根据所述等效电路模型确定所述超级电容的状态空间表达式，包括：
根据所述等效电路模型，确定各支路的电流表达式和...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐程骥，夏彦辉，张全，
申请(专利权)人：阳光电源南京有限公司，
类型：发明
国别省市：