[发明专利]锂离子电池一阶RC等效电路动力学模型的动力学特性分析方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池一阶RC等效电路动力学模型的动力学特性分析方法，包括如下方法，以锂离子电池非线性特性建立基于荷控忆阻器的一阶RC等效电路模型及动力学数学模型，对一阶RC等效电路参数变化的动力学数学模型的混沌动力学特性分析判别锂离子电池寿命；具有较高的工程应用价值和经济意义。

技术领域：

本发明涉及锂离子电池或汽车用锂离子电池荷电领域，主要是对锂离子电池的荷电状态分析方法，特别是一种锂离子电池一阶RC等效电路动力学模型的动力学特性分析方法。

背景技术：

锂离子电池与铅酸等电池相比较具有能量密度大、循环寿命长、自放电率低和环保无污染等优点，已广泛应用于航空、航天、航海、电动汽车等领域。电池管理系统是电动汽车的核心组成部分，荷电状态(SOC：State of Charge)估计对于电池管理系统意义重大。目前国内外学者针对锂离子电池的荷电状态、健康状态及均衡等方面开展许多相关的研究，如有文献提出一种系统组合辨识方法对电池的荷电状态进行在线预测，经试验表明该方法具有一定的预测精度；还有文献对车用电池的荷电状态估测开展了深入的研究，提出了鲁棒扩展卡尔曼滤波及数据驱动等方法，并得到了理想的估测精度；而文献采用卡尔曼滤波对粒子滤波算法进行优化，并利用该算法对锂离子电池剩余寿命进行预测，结果显示预测精度较好。还有文献采用基于状态评估的边缘计算深度学习对电池剩余使用寿命进行预测，并将预测结果传输到基于云的服务器上进行监控和维护。如庞晓琼等对与锂离子电池寿命相关的参数进行了主成分分析，并且进行了特征融合，采用非线性自回归(NARX)神经网络对剩余使用寿命进行了预测，试验结果显示取得了较好的预测效果；李龙刚等采用改进的灰狼优化(IGWO)算法优化支持向量回归SVR模型中的3个参数，通过试验验证了该方法在SOH预测方法的有效性。欧阳明高等学者对锂离子动力电池的低温老化机理，电池组的一致性及锂离子电池剩余放电容量在线估测等方面开展了深入的研究，并对电池组在线均衡及电池剩余放电容量估测等方面提出了一系列的有效方法。但到目前为止，运用混沌理论对锂离子电池动力学系统进行混沌特性分析的从而对锂离子电池特别是汽车用锂离子电池的荷电状态分析从而预测电池的使用情况的较少。近年来，有些学者运用混沌理论对其它领域内的非线性系统混沌动力学特性及其参数预报进行了研究，并取得了一些成果，如：向玲等建立了风电齿轮传动系统平移 -扭转动力学模型，分析了系统在不同支承刚度下随激励频率变化的动力学特性。Xiang等建立了含摩擦的齿轮-轴承非线性动力学模型，分析了支承刚度和激励频率变化下系统的非线性动力学特性。兰朝凤等在水轮机处于偏工况运行状态时对其压力脉动特征进行了混沌动力学特性分析，分析了其混沌特性随压力脉动的演变过程，对水轮机的运行进行了实时监测，在水轮机偏工况运行状态下实现了其故障的快速诊断。

中国专利公告号为CN 112051507 A，公开的《基于模糊控制的锂离子动力电池SOC估算方法》，其属于动力电池SOC估算方法，具体涉及一种基于模糊控制的锂离子动力电池SOC估算方法，包括以下步骤：选取输入变量并确定系统的输出变量、对系统输入输出变量的论域进行确定，并对模糊子集进行分割、对系统模糊逻辑规则进行设计、对系统模糊逻辑算法进行仿真计算、对系统模糊逻辑仿真结果进行分析，本发明与现有技术相比，大大减少了锂离子动力电池SOC的最大误差和平均误差，从而使锂离子动力电池SOC估算精度更高。

还有中国专利申请公布号为CN 110398691 A公开的，发明名称《基于改进自适应双无迹卡尔曼滤波器的锂离子动力电池SoC估计方法》，主要步骤为：1)建立锂离子动力电池基于等效电路模型的状态滤波器和参数滤波器；2)耦合锂离子动力电池基于等效电路模型的状态滤波器和参数滤波器，建立双无迹卡尔曼滤波器；3)将待检测锂离子动力电池的运行参数输入到双无迹卡尔曼滤波器中，进行锂离子动力电池等效电路模型的参数校正和荷电状态SoC估计。其保证了cholesky分解的有效性，克服了由于初值误差、噪声扰动、计算模块浮点误差等原因造成的协方差矩阵非正定从而导致迭代停止的问题，增强了滤波过程的数值稳定性和算法的鲁棒性。但是上述的方法均是没有使用混沌特性对锂离子电池特别是汽车锂离子电池进行预测其荷电状态。