[发明专利]一种基于分数阶模型的锂电池SOC估算新方法

权利要求书

1.一种基于分数阶模型的锂电池SOC估算新方法，其特征在于，所述电池荷电状态估算方法包括以下步骤：

基于电化学理论建立直流激励下的简化分数阶电池模型；

建立测试方案采集电池在不同SOC下的脉冲放电数据；

基于最小二乘算法辨识电池不同SOC下的模型参数；

研究模型参数与SOC的变化规律，发现在稳定的充放电环境中，模型参数与电池SOC呈现明显的单调线性趋势，由此建立参数与SOC的关系表；

基于模型参数与SOC的关系表采用不动点原理对参数进行多次迭代计算使得参数逐渐收敛，最终获得更为精确稳定的SOC值。

2.根据权利要求1所述的电池荷电状态估算方法，其特征在于，基于电化学理论建立直流激励下的简化分数阶电池模型状态方程与输出方程可以表示为：

dαUCdtα=1Q·IUT=Uocv-IR0-UC]]>

其中U_T为端电压，U_ocv为开路电压，U_C为CPE阻抗，I为电流，R₀为欧姆电阻，Q是一个可变增量，指数α为分数阶微分方程阶次。

3.根据权利要求1所述的电池荷电状态估算方法，其特征在于，建立模型参数与电池SOC之间的函数关系，步骤如下：

步骤一：选定系数Q，根据测试得到的数据利用最小二乘优化算法辨识阶次α，系数Q的范围因电池性能选定，建立阶次α与SOC关系表；

步骤二：选定阶次α，根据测试得到的数据利用最小二乘优化算法辨识系数Q，阶次α范围为0到1，建立系数Q与SOC关系表。

4.根据权利要求1所述的电池荷电状态估算方法，其特征在于，不动点迭代法对电池SOC估算的主要步骤如下：

步骤一：对静置一定时间的锂电池进行一次脉冲放电，放电时间及电流大小与测试方案中一致，获取放电数据，包括端电压U_t、电流I及时间t；

步骤二：初选系数Q的值，记为Q(1)，Q(1)在选定的范围中选取，并且为整数；

步骤三：基于最小二乘原理利用分数阶阻抗模型对实测端电压进行拟合，得到阶次α(1)；

步骤四：利用阶次α与SOC的关系表寻找Q(1)时的阶次α(1)对应的SOC值，记为SOC(1)，若表中没有相应的系数Q，可以通过多项式拟合的形式获取；

步骤五：利用系数Q与SOC的关系表找到α(1)时的SOC(1)对应的系数Q的值，记为Q(1)’，若表中没有相应的阶次α，可以通过多项式拟合的形式获取；

步骤六：令Q(2)＝(Q(1)+Q(1)’)/2；

步骤七：将Q(2)作为新的系数，再次代入模型进行辨识，重复步骤三、四、五、六，直至SOC收敛。