[发明专利]一种分段优化的超级电容模组等效电路模型参数辨识方法

权利要求书

1.一种分段优化的超级电容模组等效电路模型参数辨识方法，用于长期处于静置状态的超级电容模组，首先根据实际生产需求，建立超级电容模组三分支等效电路模型；获取测试数据并仿真分析以相对误差的绝对值、综合误差为性能指标验证其准确性，其中 U_Sim为仿真输出的电压，U_EX为实验测得的电压，m为采样次数；其特征在于分段优化的超级电容模组等效电路模型参数辨识方法按以下步骤进行：

步骤一、运用充电与自放电全过程电流、电压、时间测试数据，采用电路分析法计算超级电容模组三分支等效电路模型五个参数R_f、C_f、R_l、C_l、R_sd，具体计算如下：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

（12）

（13）

（14）

（15）

（16）

（17）

式（1）-（17）中，C_f0为固定电容；C_f(U)为超级电容模组总电容C_f随超级电容模组端电压U的变化；t为充电时间；U_Rl为固定电阻R_l两端电压；R_f为固定电阻；C_f为可变电容；R_l为固定电阻；C_l为固定电容；R_sd为固定电阻；k为可变电容C_f1随端电压U变化的系数；Q为超级电容模组存储的电荷；U₀为超级电容模组的初始电压；t₀为充电开始的时刻；经过一个很短的时间至t₁时刻，此时模组电压变化了∆U，端电压为U₁，超级电容模组继续充电很短的时间至t₂时刻，模组端电压变为U₂，当超级电容模组端电压达到额定电压U₃时，此时时刻为t₃，恒流充电停止，电流从I迅速下降到0，此时时刻为t₄，电压为U₄，当电压从U₄变化∆U为U₅，此时时刻为t₅，I₀为内部等效电流；到t₆时刻，内部的电荷再分配已经结束，此时的电压为U₆；模组充分静置后，直至其端电压变化极为缓慢，记录此刻的时刻t₇，端电压U₇；

步骤二、以电路分析法计算出的五个参数R_f、C_f、R_l、C_l、R_sd作为初始值，按式（18）-式（20），推导出递推最小二乘法的递推初始参数；

（18）

式中，；

（19）

（20）

然后，以静置自放电阶段的实验测试数据作为输入数据，运用递推最小二乘法对超级电容模组等效电路模型进行参数辨识，得出a₁、a₂、b₁、b₂、b₃的值，然后将辨识出来的值代入式（19），解出β₀、β₁、α₀、α₁、α₂的值，将解出的值再代入式（18），求得等效电路参数R_f、C_f、R_l、C_l、R_sd的值。