[发明专利]一种锂电池模型参数辨识和荷电状态估计的方法

权利要求书

1.一种锂电池模型参数辨识和荷电状态估计的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过电池测试设备对电池进行测试并采集数据：通过静态容量测试获得电池当前的最大可用容量，然后采用混合功率脉冲特性测试去获取电池OCV的离线数据，用联邦城市驾驶工况进行循环动态放电测试；

步骤2，建立模型：通过对锂电池电化学阻抗谱的分析建立分数阶等效电路模型；

步骤3，用基于邻域的多策略和均值因子差分进化算法NMMDE对模型参数进行辨识；

步骤4，根据辨识得到的参数，用分数阶扩展卡尔曼滤波算法对电池荷电状态进行估计。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池模型参数辨识和荷电状态估计的方法，其特征在于：在步骤2中，对锂电池进行分数阶建模的具体步骤包括：

步骤2-1，分数阶模型的传递函数由等式(1)表示，

式中，U_d为端电压、U_OCV为开路电压、R₀为欧姆内阻、R₁为电化学极化电阻、R₂为浓差极化电阻；C₁、C₂和W分别表示恒相元件CPE₁、CPE₂和沃伯格阻抗的参数；v、k、r表示分数阶阶数；

步骤2-2，使用混合功率脉冲特性测试获得SOC和OCV对应关系，然后用等式(2)所示的八阶多项式进行拟合；

步骤2-3，时域中分数阶微分方程的系统模型由等式(3)表示；其中

y(t)＝U_d(t)-U_OCV(t)，u(t)＝I(t)；

步骤2-4，分数阶导数项使用DL定义进行离散化，如等式(4)所示：

步骤2-5，对相关参数进行定义：

[a₁ a₂ a₃ a₄]＝[r v+r k+r v+k+r]

[b₁ b₂ b₃ b₄]＝[W WR₁C₁ WR₂C₂ WR₁C₁R₂C₂]

[c₁ c₂ c₃ c₄ c₅ c₆ c₇]＝[v k r v+k v+r k+r v+k+r]

[d₁ d₂ d₃ d₄ d₅ d₆ d₇]＝[R₁C₁ R₂C₂(R₀+R₁+R₂)W R₁C₁R₂C₂(R₀+R₂)WR₁C₁ (R₀+R₁)WR₂C₂R₀WR₁C₁R₂C₂]根据参数定义等式(3)可以表示为：

步骤2-6，为了简化描述，使用等式(6)定义参数A(i)和B(i)：

步骤2-7，为了在满足锂电池模型的精度标准的同时遵循“短时记忆原则”，需要将数据长度截断到适当的大小；当N＝1时，系统模型等式(3)可转化为一阶差分方程，由等式(7)表示：

步骤2-8，通过等式(7)建立了锂电池的分数阶等效电路模型，待辨识参数θ表示为等式(8)：

θ＝[R₀ R₁ C₁ R₂ C₂ W v k r]    (8)。