[发明专利]一种基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法及系统

权利要求书

1.一种基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对锂离子电池进行HPPC实验，记录电池开路电压、温度、电流和端电压数据，用于估算模型参数和获取OCV-SOC关系式；

步骤二：辨识气液动力学模型参数k₁、k₂、k₃、k₄；

步骤三：对步骤一所获得的开路电压数据与SOC进行拟合，得到OCV-SOC关系曲线；

步骤四：搭建气液动力学模型，通过气液动力学模型获得电池开路电压，再通过开路电压OCV与电池荷电状态SOC的关系曲线得到SOC的估计值；

步骤五：搭建安时积分法模型，用来输出参考SOC；

步骤六：SOC的真实值与SOC的估计值构成控制偏差，偏差通过PID模块按比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，输出模型参数k3的修正系数；

步骤七：将不同SOC下得到的修正系数加到参数k3上再输入气液动力学模型，对模型进行修正，得到修正后的SOC值。

2.根据权利要求1所述的基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法，其特征在于，所述步骤二：通过MATLAB遗传算法工具箱辨识气液动力学模型参数。

3.根据权利要求1所述的基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法，其特征在于，所述步骤三：通过MATLAB对步骤一所获开路电压数据与SOC进行拟合，得到OCV-SOC关系曲线。

4.根据权利要求1所述的基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法，其特征在于，所述步骤四：在Simulink中搭建气液动力学模型。

5.根据权利要求1所述的基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法，其特征在于，所述气液动力学模型为无温度输入的气液动力学电池模型、单温度输入的气液动力学电池模型和双温度输入或迭代的气液动力学电池模型中的一个或多个的组合。

6.根据权利要求5所述的基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法，其特征在于，所述气液动力学模型为单温度输入的气液动力学电池模型。

7.根据权利要求6所述的基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法，其特征在于，

所述单温度输入的气液动力学电池模型，如公式一和公式二所示：

P₂＝U₀-k₃I-k₄I|I|，充电：I＞0，放电：I＜0 公式一

其中，k₁、k₂、k₃、k₄为模型参数，U₀为端电压、I为电流温度，P₂为中间瞬态电压，为估算的开路电压、U_OCV为前采样时刻开路电压。

8.根据权利要求1所述的基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法，其特征在于，所述步骤五：根据公式三在Simulink中搭建安时积分法模型，用来输出参考SOC；

其中，SOC₀为当前估算的初始SOC基准值，I为实时电流，C_N为电池标称容量，公式五的含义为：SOC(t)为任一时刻t的SOC值等于初始SOC值减去电流积分与容量的比值，其中3600为时与秒的转换系数。

9.一种实现权利要求1-8任意一项所述基于气液动力学模型带参数修正的SOC估计方法的系统，其特征在于，包括信号采集模块、SOC估算模块和显示模块；

所述信号采集模块包括电流传感器、温度传感器和电压传感器，用于采集电池的电流、温度和电压，其与SOC估算模块连接，并将采集的电流、温度和电压信号传送到SOC估算模块；

所述SOC估算模块对锂离子电池进行HPPC实验，记录电池开路电压、温度、电流和端电压数据，用于估算模型参数和获取OCV-SOC关系式；辨识气液动力学模型参数k₁、k₂、k₃、k₄；所获得的开路电压数据与SOC进行拟合，得到OCV-SOC关系曲线；搭建气液动力学模型，通过气液动力学模型获得电池开路电压，再通过开路电压OCV与电池荷电状态SOC的关系曲线得到SOC的估计值；搭建安时积分法模型，用来输出参考SOC；SOC的真实值与SOC的估计值构成控制偏差，偏差通过PID模块按比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，输出模型参数k3的修正系数；将不同SOC下得到的修正系数加到参数k3上再输入气液动力学模型，对模型进行修正，得到修正后的SOC值；

所述SOC估算模块与显示模块连接，将电池数据和SOC值发送给显示模块显示。