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专利号: 2019105967023
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-12-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于卡尔曼滤波框架估算电池SOC的自适应优化方法,其特征在于,建立电池二阶RC等效电路模型,对电池二阶RC等效电路模型的参数进行辨识,然后对扩展卡尔曼滤波算法加入自适应优化策略,将自适应优化后的扩展卡尔曼滤波算法应用于电池SOC估算;

所述自适应优化后的扩展卡尔曼滤波算法应用于电池SOC估算的具体过程为:(1)建立电池的状态方程和观测方程其中: xk表示模型的状态变量,时间常数τ1=R1C1、τ2=R2C2,η为库伦效率,Ik‑1表示k‑1时刻实际的电流,f(SOCk)表示开路电压UOC与SOC函数关系,SOCk为k时刻荷电状态,R′0为电池欧姆内阻,R′1、R′2为电池电化学极化内阻和浓差极化内阻,U1,k为k时刻电化学极化电压,U2,k为k时刻浓差极化电压,C1,C2为电池电化学极化电容和浓差极化电容,ωk为状态方程噪声,γk为观测噪声;

(2)对算法参数x0、P0、R0进行初始化T

x0=[1 0.01 0.01]R0=0.5

(3)对状态和状态协方差进行先验估计‑

xk=f(xk‑1)

其中: 为电池在k时刻的状态先验估计,xk‑1为电池在k‑1时刻的状态量, 为k时刻系‑

统状态协方差先验估计,A为非线性系统中f(x)在xk处的偏导,Pk‑1为k‑1时刻系统状态协方差矩阵,Q为系统状态方程噪声方差;

(4)根据观测量与观测方程估计的差值Δk以及自适应优化策略来计算观测噪声方差;

如果Δk‑Δk‑1<0,

如果Δk‑Δk‑1=0,

Rk=Rk‑1;

如果Δk‑Δk‑1>0,

其中Δk为k时刻观测量与观测方程估计的差值,zk为电池在k时刻的观测量,xk‑为电池在k时刻的状态先验估计,Rk为k时刻观测方程噪声方差;

(5)计算卡尔曼增益系数

其中:Kk为k时刻卡尔曼增益系数矩阵,H为非线性系统h(x)在xk处的偏导;

(6)根据卡尔曼增益系数来修正状态和状态协方差的先验估计其中:I为单位矩阵,Pk为k时刻系统状态协方差矩阵。

2.如权利要求1所述的基于卡尔曼滤波框架估算电池SOC的自适应优化方法,其特征在于,所述开路电压UOC与SOC函数关系为:

3.如权利要求1所述的基于卡尔曼滤波框架估算电池SOC的自适应优化方法,其特征在于,所述扩展卡尔曼滤波可用无迹卡尔曼滤波或容积卡尔曼滤波替换。

4.如权利要求1所述的基于卡尔曼滤波框架估算电池SOC的自适应优化方法,其特征在于,所述对电池二阶RC等效电路模型的参数进行辨识建立Simscape参数辨识模型,以电流为Simscape参数辨识模型输入、电压为Simscape参数辨识模型输出,同时加入解算器模块来配置模型仿真的求解方式。