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专利号: 2024107045736
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于数据和模型滤波融合的锂电池荷电状态估计方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

1)根据锂电池脉冲充放电数据,所述锂电池脉冲充放电数据包括电池端电压、电流和表面温度,使用非线性最小二乘法离线辨识出锂电池的欧姆内阻R

2)根据传感器测得的母线电流和表面温度,得到传感器测量电压U

3)以传感器采集的数据为输入,传感器采集的数据包括母线电流、单体电压和表面温度,电池SOC为输出,建立电池数据库,使用LSTM神经网络进行训练;根据训练的验证集误差,更新PSO的粒子状态信息,再更新LSTM参数,最后以PSO寻优后的LSTM输出SOC

4)将扩展卡尔曼滤波估计的SOC步骤4)中,将扩展卡尔曼滤波与LSTM融合估计SOC的步骤包括:以传感器测得的电流、电压、温度为输入,经过EKF及PSO算法优化后的LSTM模块,分别得到两个模块的SOC估计值SOC

2.根据权利要求1所述的基于数据和模型滤波融合的锂电池荷电状态估计方法,其特征在于,步骤1)中,所述使用非线性最小二乘法离线辨识出锂电池的欧姆内阻R(1)使用非线性最小二乘法离线辨识锂电池模型参数,电池模型采用二阶RC等效电路模型;由Thevenin原理,得三元锂电池状态转移方程组;

其中,上式中,U

设传感器采样周期为Ts,对上式进行离散化得:(2)使用非线性最小二乘法离线辨识锂电池模型参数,离线参数辨识在零输入响应和零状态响应分别进行,零输入响应即在没有外加激励时,仅由t=0时刻的非零初始状态引起的响应,零输入响应取决于初始状态和电路特性,随时间按指数规律衰减;零状态响应即电路在零初始状态下由外施激励引起的响应;零状态响应、零输入响应的电压变化表达式和内阻计算公式如下:其中,u

3.根据权利要求1所述的基于数据和模型滤波融合的锂电池荷电状态估计方法,其特征在于,步骤2)中,使用扩展卡尔曼滤波得到SOC估计值SOCEKF分为初始化和循环计算两个环节,其中,循环计算环节又包括预测方程、状态不确定性方程、卡尔曼增益和矫正方程步骤;

(1)初始化步骤如下:

其中,E为单位矩阵,

(2)循环步骤如下:

(a)预测方程:

其中,

(b)协方差估计方程:

上式中,

(c)卡尔曼增益方程:

其中,L

(d)矫正方程:

其中,Z

(e)状态不确定性方程:

重复步骤(a)-(e)循环计算;

4.根据权利要求1所述的基于数据和模型滤波融合的锂电池荷电状态估计方法,其特征在于,步骤3)中,使用PSO寻优后的LSTM得到SOC估计值SOC(1)LSTM通过控制遗忘、输出和输入门,使自循环的权重始终动态变化,在模型参数不变的条件下,动态变化不同时刻的积分尺度;

在信息传递的过程中,首先通过遗忘门经sigmoid函数决定遗忘信息ff

其次通过输入门,分别经sigmoid和tanh函数决定储存信息,如下式所示:i

最后,经过输出门更新细胞隐藏状态Ho

H

上式中,W

(2)使用粒子群优化算法解决LSTM参数寻优的问题;

PSO算法基本公式如下:设在d维区域粒子群包含m个粒子,第i个粒子位置矢量第i个粒子在第t次迭代时,速度矢量和位置矢量更新方程:上式中,ω为惯性系数,影响PSO的寻优能力,ω越小,局部寻优能力越强;ω越大,全局寻优能力越强,c