基于等效电路模型参数辨识的锂电池SOC非线性组合估计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115932598A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211509496.6(22)申请日2022.11.29(71)申请人南昌师范学院地址330013江西省南昌市经济技术开发区瑞香路889号(72)发明人徐东辉徐新仁黄子君徐丽琴吴瑜鹏(74)专利代理机构南昌市赣昌知识产权代理事务所(普通合伙)36140专利代理师冷隽中(51)Int.Cl.G01R31/367(2019.01)G01R31/387(2019.01)权利要求书6页说明书13页附图4页(54)发明名称基于等效电路模型参数辨识的锂电池SOC非线性组合估计方法(57)摘要本发明针对现有技术的不足,提供基于等效电路模型参数辨识的锂电池SOC非线性组合估计方法,包括以下步骤；将忆阻器作为负载引入锂离子电池一阶RC等效电路中建立四阶混沌系统，构建观测器实现四阶混沌系统未知参数在线辨识，实现一阶RC等效电路模型参数的在线实时获取；依据参数在线辨识值，分别采用AEKF及SVR两个单项估计模型对锂离子电池的SOC进行在线估计；采用LSTM估计模型对两个单项模型的SOC进行非线性组合估计，获得最终的SOC估计值。本发明具有较高的在线辨识精度及较快的收敛速度，在估计精度及稳定性都明显优于AEKF及SVR估计模型，同时本发明具有更强的非线性估计能力及较好的鲁棒性。CN115932598ACN115932598A权利要求书1/6页1.基于等效电路模型参数辨识的锂电池SOC非线性组合估计方法，其特征是，包括如下方法步骤：1)将忆阻器作为负载引入锂离子电池一阶RC等效电路中建立四阶混沌系统，构建观测器实现四阶混沌系统未知参数在线辨识，实现一阶RC等效电路模型参数R0,R1,C1的在线实时获取；2)依据参数在线辨识值，分别采用AEKF及SVR两个单项估计模型对锂离子电池的SOC进行在线估计；3)采用LSTM估计模型对两个单项模型的SOC进行非线性组合估计，获得最终的SOC估计值。2.根据权利要求1所述的基于等效电路模型参数辨识的锂电池SOC非线性组合估计方法，其特征在于步骤1)所述的将忆阻器作为负载引入锂离子电池一阶RC等效电路中建立四阶混沌系统，其方法如下：采用三次非线性单调递增曲线描述荷控忆阻器的本构关系。荷控忆阻器的增益忆阻M(q)可以表示为：式中：a、d均为常数，且a＞0、d＜0。在基于忆阻器的RC等效电路混沌系统模型中，Uoc为开路电压；R0为欧姆内阻；R1、C1分别为极化电阻和极化电容；L1、L2为大小不同的两个电感线圈；R为电阻；M(q)为荷控忆阻器；U0为欧姆内阻R0两端的电压；U1为极化电容C1两端的电压；U2为电感L2两端的电压；U3为电感L1两端的电压；U4为M(q)两端的电压；U5为电阻R两端的电压；i为流过欧姆内阻R0的电流；i1为流过电阻R的电流；i2为流过M(q)的电流。建立基于忆阻器的一阶RC等效电路混沌系统模型，假设i、i1、i2的方向为电流参考方向，根据基尔霍夫电流及电压定律可以得到电路方程组为：根据电阻、电容、电感及忆阻器等元器件的伏安特性，可得上述电路方程组的微分方程组如下：2其中，忆阻器M(q)的忆阻值为M(q)＝a+3dq，q＝∫i3dt。将i1＝i‑i2代入式(3)，并令uoc＝0(取x1,x2,x3,x4为4个状态2CN115932598A权利要求书2/6页变量)，则可得：令则上式可变为：上式(5)即为由荷控忆阻器、电阻及电感及一阶RC等效电路模型构成一个四阶混沌系统动力学数学模型。3.根据权利要求1所述的基于等效电路模型参数辨识的锂电池SOC非线性组合估计方法，其特征在于步骤1)所述的构建观测器实现四阶混沌系统未知参数在线辨识，其方法如下：当混沌系统动力学数学模型的参数取为：α＝8.6,β＝1.1,R＝1.14，M(q)中的a＝‑1.34,d＝0.4，令A＝1.1*R0,B＝γ,则式(5)可变为：式中：A＝1.1*R0，选择参数观测器理论对混沌系统未知参数进行辨识。由式(6)可知，基于忆阻器的一阶RC等效电路混沌系统中A,B,C为未知参数，具有时变特性。根据参数辨识观测器理论，未知参数A,B,C设计其对应的增益函数分别为lA(x2)＝kAx2,lB(x2)＝kBx2,lC(x3)＝kCx3(7)其中，kA,kB,kC为控制增益.则其对应的辅助函数设计为：3CN115932598A权利要求书3/6页根据所设计的增益函数和辅助函数，则可以确定系统的所有受扰后未知参数的辨识观测器分别为：4.根据权利要求1所述的基于等效电路模型参数辨识的锂电池SOC非线性组合估计方法，其特征在于步骤3)中采用AEKF单项估计模型对锂离子电池的SOC进行在线估计，其方法如下：状态和