【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池荷电状态估计，涉及考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法。
技术介绍
1、以清洁可再生能源为主的能源结构当前存在一系列挑战，首先其供电过程存在波动性和间歇性，其次会使消纳端承压，引发弃风、弃光现象，最后也难以解决居民及第三产业用电增加导致的负荷波动问题。储能系统在解决新能源发电所面临的挑战中发挥重要作用，不仅能够平抑新能源并网的波动性，还能有效应对尖峰供电，节省电网投资，也能对新能源发电较差的调频能力予以弥补。目前主要储能技术为机械类储能，而电化学储能有着储能响应速度快、环境适应性强，并可进行双向调节和分散配置的特点，随着技术成熟，电化学储能越来越多的投入到应用中。电化学储能主要技术包括锂离子电池、铅蓄电池、钠离子电池以及液流电池，其中锂电池是目前的主流，也是目前行业研发的焦点。
2、学者们提出了多种准确估计锂离子电池荷电状态(soc)的方法，可分为基于数据驱动的方法和基于建立电池模型方法。基于数据驱动的方法主要是神经网络及其衍生模型，具有较高的计算精度以及强非线性处理能力，但是该方法具有较高的计算复杂度，其模型的精度依赖于大量的历史训练数据，无法保证数据范围外的soc估计精度。基于建立电池模型方法是目前最具研究和实用前景的锂电池soc估计方法。在使用过程中，首先选取合适的锂电池模型，并辨识其参数，然后结合状态估计算法估计锂电池soc，估计精度与鲁棒性均非常好。
3、传统单一滤波算法在电池soc估计方面较为良好，但未考虑与影响电池的温度、电流倍率等因素结合。电流倍率和温度效
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，解决了仅考虑温度效应来评估锂离子电池荷电状态，评估结果准确度较低的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，包括以下步骤：
3、步骤1，搭建锂离子电池二阶rc等效电路模型方程，对等效电路模型方程进行离散化，得到离散化后的状态方程和观测方程；
4、步骤2，在不同温度，不同电流倍率下，对锂离子电池进行实际最大可用容量测试，拟合出锂离子电池真实可用容量与温度和电流倍率的关系，在不同温度下对锂离子电池进行脉冲放电实验，建立温度与状态方程、观测方程中各个参数之间的关系，改进状态方程和观测方程；
5、步骤3，将改进的状态方程和观测方程用于容积卡尔曼滤波算法中对锂离子电池soc进行估计。
6、其中，步骤1具体过程如下：
7、步骤1.1，搭建锂离子电池二阶rc等效电路模型方程，具体如下：
8、
9、
10、式中，r0为电池欧姆电阻，即电池内阻，r1为电化学极化内阻，r2为浓差极化内阻，c1为电化学极化电容，c2为浓差极化电容，u1为r1与c1并联两端的电压，u2为r2与c2并联两端的电压，uocv为电池开路电压，it为t时刻电池工作电流，ut为t时刻电池端电压，qn为锂离子电池容量，soc为锂离子电池的荷电状态；
11、步骤1.2，将式(1)进行k时刻离散化：
12、
13、式中，u1,k表示k时刻r1与c1并联两端的电压，u1,k-1表示k-1时刻r1与c1并联两端的电压，ts表示采样时间间隔，u2,k表示k时刻r2与c2并联两端的电压，u2,k-1表示k-1时刻r2与c2并联两端的电压，sock表示k时刻的soc值，sock-1表示k-1时刻的soc值；
14、步骤1.3，将式(3)化简得到：
15、
16、步骤1.4，令x＝[u1,u2,soc]，y＝ut，代入式(4)得到离散化后的等效电路模型方程，包括状态方程xk和观测方程yk，如下：
17、
18、其中，xk是系统在k时刻的状态变量，xk-1是系统在k-1时刻的状态变量；yk是系统的观测变量，it,k为k时刻采集的电池工作电流，wk是系统过程噪声的随机信号，vk是系统观测噪声的随机信号，a为系统状态传递矩阵，b为系统的控制矩阵，c为系统的观测矩阵，d为前馈矩阵；
19、令c＝[-1,-1,0]，d＝-r0，可得：
20、
21、
22、步骤2具体过程如下：
23、步骤2.1，在不同温度，不同电流倍率下，对锂离子电池进行实际最大可用容量测试，拟合出锂离子电池真实可用容量与温度和电流倍率的关系，根据拟合关系式改进状态方程中系统控制矩阵b；
24、步骤2.2，在不同温度下对锂离子电池进行脉冲放电实验，建立温度与状态方程、观测方程中各个参数之间的拟合关系，用以改进状态方程和观测方程。
25、步骤2.1具体过程如下：
26、步骤2.1.1，在不同温度，不同电流倍率下，对锂离子电池进行实际最大可用容量测试，拟合出锂离子电池实际最大可用容量与温度和电流倍率的关系，拟合关系式为：
27、qreal(t,i)＝a1t+b1i+a2t2+b2i2+cti+d+e (8)
28、上式中，qreal(t，i)表示锂离子电池实际最大可用容量，t表示当前环境温度，i表示电流倍率，a1、a2、b1、b2、c、d、e均为公式拟合系数；
29、步骤2.1.2，根据拟合关系式改进系统控制矩阵b：
30、
31、步骤2.2具体过程如下：
32、步骤2.2.1，在不同温度下对锂离子电池进行脉冲放电实验，得到电池的开路电压uocv、温度和电池荷电状态soc的关系，每个温度下的soc-ocv采用八次多项式拟合，拟合公式如下：
33、uocv(soc)＝z8soc8+z7soc7+z6soc6+z5soc5
34、+z4soc4+z3soc3+z2soc2+z1soc+z0(10)
35、上式中：zi为拟合参数，i＝0，1,2,...,8；
36、步骤2.2.2，根据公式(10)将不同温度下拟合的模型参数系数拟合系数分别与所处温度进行拟合，选择三次多项式拟合zi与温度t的关系系数：
37、zi＝k3it3+k2it2+k1it+k0i (11)
38、其中，kji为温度与开路电压uocv和电池荷电状态soc关系的拟合系数，j＝0,1,2,3，i＝0,1,2,...,8；
39、步骤2.2.3，脉冲放电开始或结束时，二阶rc网络模型中两个rc并联回路上的电压不会发生突变，电压突变只与电池内阻r0有关，因此可得r0辨识公式：
40、
41、式中，ta为脉冲放电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤1具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤2具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤2.1具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤2.2具体过程如下：
6.根据权利要求5所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤3包括将步骤2中建立的温度、电流倍率与锂离子电池实际最大可用容量关系模型、不同温度影响下的等效电路模型中参数辨识以及参数与温度的关系拟合模型用于储能锂离子电池荷电状态SOC估计，采用容积卡尔曼滤波算法CKF进行SOC估计。
7.根据权利要求6所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征
8.根据权利要求7所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤3.2具体过程如下：
...【技术特征摘要】
1.考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤1具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤2具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤2.1具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的考虑多因素影响的储能锂离子电池荷电状态估计方法，其特征在于，所述步骤2.2具体过程如下：<...
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