[发明专利]基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法

权利要求书

1.基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法，其特征在于，包括有如下步骤：

构建一阶RC电池等效电路模型；其中，E(t)表示电池的电动势，R₁表示电池内部的欧姆内阻，R₂代表电池内部的极化内阻，C表示电池内部的极化电容，将极化内阻和极化电容并联来模拟电池内部的动态极化效应；

构建可变参数一阶RC模型；其中，在构建得到一阶RC电池等效电路模型的基础上，将极化电阻、极化电容转换为关于SOC的函数；

对电池进行脉冲放电，分析电池端电压值的变化情况，得到电池模型参数；

待电池达到稳定状态后，测试电池端电压得到电池的OCV(soc)；经过多次脉冲放电，得到电池的OCV(soc)-SOC的关系曲线；利用最小二乘法对电池的OCV(soc)-SOC的关系曲线进行拟合，可得到如下关系式：

OCV_(SOC)＝(3.82×10^-10)SOC⁵-(1.21×10^-7)SOC⁴+(1.51×10^-5)SOC³-(9.3×10^-4)SOC²+0.0293SOC+2.85；

通过对不同SOC下电池电阻的统计，得到Rt与SOC的关系曲线；对Rt与SOC的关系曲线进行拟合，得到Rt与SOC关系式：Rt(soc)＝0.0025SOC-0.8，极化内阻R1(SOC)＝0.0025SOC-0.8-R0；

根据Thevenin模型，得到如下公式：

E(t)＝V(t)+R₁I(t)+U_c(t)；

E(t)＝F[S(t)]；

其中，S(t)表示电池的SOC，电池电动势E(t)是关于电池SOC的函数，将上式整理并求导可得：

V(t)＝E(t)-R₁I(t)-U_c(t)；

以电流I(t)作为输入，电池端电压为输出，电容电压和电池的SOC为系统状态，得到电池的数学模型为：

输出方程：

V(t)＝F[S(t)]-R₁I(t)-U_c(t)。

2.根据权利要求1所述的基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法，其特征在于，对电池进行脉冲放电，分析电池端电压值的变化情况，得到电池模型参数的步骤具体可描述为：

分析放电过程中电池端电压值的骤降情况，得到瞬时压降ΔV；

分析放电停止后电池端电压值的复升情况，得到第一升压阶段的瞬时压升以及第二升压阶段的第二压升ΔVt；其中，第一升压阶段的时间不大于1s，第二升压阶段的时间不小于25s，第二压升ΔVt表示经过第二升压阶段电池端电压值由瞬时压升值上升为电池停止放电时的极化电压值。

3.根据权利要求1所述的基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法，其特征在于，对电池输出方程进行离散化处理，得到时间离散状态空间模型：

V(k)＝F[S(k)]-R₁I(k)-U_c(k)+v(k)；

并确定得到状态空间模型中的各矩阵的值：

4.根据权利要求3所述的基于可变参数一阶RC模型计算电池剩余电量的方法，其特征在于，对时间离散状态空间模型进行卡尔曼滤波：