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一種鋰離子電池變時(shí)間尺度模型參數(shù)估計(jì)方法與流程

文檔序號(hào):11864939閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種鋰離子電池變時(shí)間尺度模型參數(shù)估計(jì)方法,用以分別獲取鋰離子電池二階等效電路數(shù)學(xué)模型中的大、小時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù),其特征在于,包括以下步驟:

1)確定鋰離子電池二階等效電路模型中小時(shí)間尺度環(huán)節(jié)和大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)時(shí)間常數(shù)的時(shí)級(jí)范圍;

2)分別估計(jì)大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)和小時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù);

3)采用時(shí)級(jí)范圍對(duì)大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)和小時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,獲取最終的時(shí)間常數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池變時(shí)間尺度模型參數(shù)估計(jì)方法,其特征在于,所述的步驟1)中,

根據(jù)不同溫度不同SOC下鋰離子電池的直流脈沖測(cè)試確定大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)R2C2對(duì)應(yīng)時(shí)間常數(shù)的時(shí)級(jí)范圍,根據(jù)不同溫度不同SOC下鋰離子電池的電化學(xué)阻抗譜測(cè)試確定小時(shí)間尺度環(huán)節(jié)R1C1對(duì)應(yīng)時(shí)間常數(shù)的時(shí)級(jí)范圍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池變時(shí)間尺度模型參數(shù)估計(jì)方法,其特征在于,所述的步驟2)具體包括以下步驟:

21)構(gòu)建鋰離子電池二階等效電路的數(shù)學(xué)模型;

22)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行離散化處理,設(shè)定最小二乘的迭代步長(zhǎng)λ1后采用最小二乘法進(jìn)行迭代計(jì)算獲得小時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的參數(shù)值,包括歐姆阻抗R0、小時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的電阻值R1、電容值C1以及大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的電壓值U2,獲得小時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)τ1=R1C1;

23)建立關(guān)于大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的電阻值R2和電容值C2的動(dòng)態(tài)特性方程,對(duì)該方程進(jìn)行線性化擴(kuò)展,設(shè)定擴(kuò)展雙卡爾曼濾波的迭代步長(zhǎng)λ2后采用擴(kuò)展雙卡爾曼濾波算法并以大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的電壓值U2作為輸出參考量進(jìn)行估計(jì),獲取大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的電阻值R2和電容值C2,得到大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)τ2=R2C2

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池變時(shí)間尺度模型參數(shù)估計(jì)方法,其特征在于,所述的擴(kuò)展雙卡爾曼濾波的迭代步長(zhǎng)λ2與最小二乘的迭代步長(zhǎng)λ1不相等,其設(shè)定方法包括:

1、擴(kuò)展雙卡爾曼濾波的迭代步長(zhǎng)λ2為最小二乘的迭代步長(zhǎng)λ1的整數(shù)倍;

2、在迭代開(kāi)始時(shí)設(shè)定鋰離子電池的SOC閾值,當(dāng)最小二乘法進(jìn)行每一步迭代對(duì)應(yīng)的SOC值到達(dá)SOC閾值時(shí),擴(kuò)展雙卡爾曼濾波開(kāi)始進(jìn)行迭代。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池變時(shí)間尺度模型參數(shù)估計(jì)方法,其特征在于,所述的步驟21)中電池二階等效電路的數(shù)學(xué)模型為

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其中,E為等效電路模型的極化電壓,U1為小時(shí)間尺度環(huán)節(jié)上的電壓,U2為大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)上的電壓,I為鋰離子電池中的實(shí)際電流,R0為歐姆阻抗。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池變時(shí)間尺度模型參數(shù)估計(jì)方法,其特征在于,所述的步驟22)中,最小二乘法的遞推關(guān)系式為:

E(k)=H(k)*θ(k)

H(k)=[E(k-1) I(k) I(k-1) 1]

θ(k)=[a b c d]T

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其中,E(k)為當(dāng)前時(shí)刻的極化電壓,H(k)為當(dāng)前時(shí)刻包含的測(cè)量值組成的信息向量,θ(k)為當(dāng)前時(shí)刻用于等效電路模型最小二乘估計(jì)的系數(shù)向量,E(k-1)為上一時(shí)刻的極化電壓,I(k)為當(dāng)前時(shí)刻的采樣電流,I(k-1)為上一時(shí)刻的采樣電流,a、b、c、d分別為θ(k)的參數(shù),R0為歐姆阻抗,k為當(dāng)前時(shí)刻,k-1為上一時(shí)刻,ΔT為采樣時(shí)間間隔。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池變時(shí)間尺度模型參數(shù)估計(jì)方法,其特征在于,所述的步驟23)中,動(dòng)態(tài)特性方程為:

<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>&theta;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>&theta;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>r</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>t</mi> <mo>/</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>*</mo> <msub> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> <mo>*</mo> <msub> <mi>u</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>*</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mi>t</mi> <mo>/</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>*</mo> <msub> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> <mi>I</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>e</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

其中,θ=[R2 C2],θ(k+1)和θ(k)分別為k+1時(shí)刻和k時(shí)刻的參數(shù)向量,r(k)為系統(tǒng)的擾動(dòng)向量,u2(k+1)和u2(k)分別為k+1時(shí)刻和k時(shí)刻大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的電壓值,I(k)為k時(shí)刻的采樣電流,e(k)為大時(shí)間尺度環(huán)節(jié)的誤差噪聲值。

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