[发明专利]超级电容器寿命在线估计方法

权利要求书

1.一种超级电容器寿命在线估计方法，其特征在于，包括：

S10建立超级电容器的动力学模型，所述动力学模型中包括超级电容器的等效电阻和等效电容；所述超级电容器由Stern模型表示，且所述Stern模型由Helmholtz模型和Gouy-Chapman模型组合而成，所述超级电容器的动力学描述为：

其中，V_c为超级电容器电压，I_c为超级电容器电流，R_s为等效电阻的阻值，C_T为等效电容的容量；t₁为采样起始时刻，t₂为采样终止时刻，且t₁＜t₂；

S20根据所述动力学模型建立超级电容器电压参数辨识规则，并根据所述电压参数辨识规则建立超级电容器等效电阻和等效电容在线估计的自适应方法，实现等效电阻和等效电容的在线估计，得到估计电阻值和估计容量值；

S30基于李雅普洛夫稳定性理论和收敛原理，对超级电容器等效电阻和等效电容在线估计自适应方法的稳定性和收敛性进行分析；

S40根据所述估计电阻值或估计容量值对超级电容器的寿命进行在线估计。

2.如权利要求1所述的超级电容器寿命在线估计方法，其特征在于，在步骤S20中，超级电容器电压参数辨识规则具体表现为超级电容器的电压估计误差e：

e＝V_c-V_c^

其中，V_c^为超级电容器电压V_c的参数辨识值；

超级电容器估计电压可表示为：

其中，为超级电容器等效电容的估计容量值，为超级电容器等效电阻的估计电阻值；

其中，K_p为PID调节器的比例增益，K_i为PID调节器的积分增益，K_d为PID调节器的微分增益，e'为电压估计误差e关于时间t的导数。

3.如权利要求2所述的超级电容器寿命在线估计方法，其特征在于，在步骤S20中，将超级电容器的模型改写为回归模型：

其中，Ψ∈R²为回归量，包含超级电容器电压V_c和超级电容器电流I_c的向量；Θ∈R²为参数向量，包括等效电容容量C_T的向量θ₁和等效电阻阻值R_s的向量θ₂：

θ₂＝R_s

根据建立的超级电容器电压参数辨识规则、超级电容器的回归模型及线性归回原理得到等效电阻和等效电容在线估计的自适应方法：

其中，Θ^*为参数向量估计的误差，且Θ^*＝Θ-Θ^，Θ^为参数向量Θ的估计值；

采用状态空间表达形式对所述自适应方法进行表达，得到：

X′＝AX+BU

其中，为状态向量，X'为状态向量X关于时间t的导数，U∈R²＝Ψ^TΘ^*为状态空间的输入，A∈R^2×2和B∈R²为稳定矩阵，且：

其中，