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专利号: 201910229300X
申请人: 重庆邮电大学
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:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于UD分解的自适应扩展卡尔曼滤波的SOC估算方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:初始化电池模型参数,包括放电效率和电池容量参数;初始化扩展卡尔曼滤波算法的参数,包括系统状态变量初值、状态误差协方差初值、过程噪声和观测噪声;

S2:初始化放电时间,并输入需仿真的电流工况;

S3:根据对应的状态变量SOC的初值与HPPC参数辨识实验辨识出来的结果得出相应的电池模型参数R0,R1,C1,其中等效电路模型的R0表示电池内阻,R1表示极化内阻,C1表示极化电容;

S4:计算出对应的系统状态空间形式的匹配系数Ak,Bk,Ck,Dk;

S5:估计当前时刻电池荷电状态SOC(k);

S6:根据参数辨识出的SOC与R0,R1,C1的对应关系,得出当前时刻对应电池模型参数R0(k),R1(k),C1(k),返回步骤S4,继续更新SOC直至放电时间结束。

2.根据权利要求1所述的基于UD分解的自适应扩展卡尔曼滤波的SOC估算方法,其特征在于:步骤S3中所述HPPC参数辨识实验包括以下步骤:S31:对电池进行标准充电,使端电压达到充电截止电压,此时电池SOC=1;

S32:然后以1C的电流放电6min,使电池的SOC值达到0.9,静置30分钟;

S33:进行一次HPPC实验,记录下电流响应和电压响应;

S34:重复S32、S33步骤,分别在SOC=0.8,SOC=0.7,……,SOC=0.2时进行HPPC实验,得到电池在不同SOC值下的电流响应与电压响应。

3.根据权利要求2所述的基于UD分解的自适应扩展卡尔曼滤波的SOC估算方法,其特征在于:步骤S33中所述HPPC实验,包括以下步骤:a.t0~t1电池充分静置;

b.t1~t2以1C=36A恒流放电60s;

c.t2~t3电池静置120秒;

d.t3~t4以1C=36A恒流充电60s;

e.t4以后电池静置120秒;

开始放电前,电池的端电压就是此时的开路电压;在放电的瞬间时刻t1,电池电压瞬间下降,这是由电池欧姆内阻引起的;t1~t2时间段是极化电容充电的过程,电池端电压缓慢下降,表现了RC回路的零状态响应;在放电的结束瞬间t2,电容上的电压不会发生突变,电压的突变是由欧姆电阻引起;放电结束后t2~t3,是极化电容对极化电阻放电的过程,电池端电压缓慢上升,表现了回路的零输入响应。

4.根据权利要求1所述的基于UD分解的自适应扩展卡尔曼滤波的SOC估算方法,其特征在于:步骤S4中还包括:电池模型的状态方程,以及结合SOC的定义转化成离散形式:U(k)=Uoc(k)+U1(k)+R0I(k)(2)其中,式(1)是系统离散状态方程,式(2)是系统离散输出方程;输入变量为K时刻的电流I,输出变量是K时刻的电池端电压,将电池充电方向作为电流正方向;将电池荷电状态SOC与极化电容两端电压U1作为系统的状态变量,经过推导得出对应的状态空间模型的参数为:Dk=R0 (6)

式中,τ=R1C1

是OCV-SOC对应函数的微分。

5.根据权利要求1所述的基于UD分解的自适应扩展卡尔曼滤波的SOC估算方法,其特征在于:步骤S5包括以下步骤:S51:状态量更新:

S52:误差协方差矩阵的更新及UD分解

pk|k-1=Ak|k-1pk-1|k-1ATk|k-1+Qk-1=Uk|k-1Dk|k-1UTk|k-1(8)S53:求滤波增益矩阵

Gk=Uk|k-1Fk(10)

Sk=CkGk+Rk-1(11)

滤波增益矩阵为:

S54:更新状态向量

S55:更新误差协方差矩阵