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申请/专利权人：江苏大学

摘要：本发明提供一种基于修正气液动力学电池模型的SOC估算方法及系统，包括以下步骤：修正气液动力学电池模型，推导电池开路电压估算方程，推导辨识模型参数的端电压方程，GA算法辨识开路电压估算方程的参数，进行电池SOC估算和验证电池SOC估算精度；本发明实现了修正的气液动力学电池模型与容量增量法的耦合，充分发挥修正的气液动力学电池模型快速消除初始误差和累积误差的能力，利用容量增量法计算量小和估算精度高的特点。本发明在SOC估算过程在对电流采样精度和电压采样精度要求都不高，能够大大降低传感器等硬件成本，在同时含有电压和电流采样误差的DST、FUDS和UDDS工况下实现SOC估算精度达到1％以内，与同类型技术相比基于明显的精度优势。

主权项：1.一种基于修正气液动力学电池模型的SOC估算方法，其特征在于，包括如下步骤：修正气液动力学电池模型：在原有气液动力学电池模型状态方程基础上，补充了在充电过程和放电过程中密闭容器内气体物质的量的变化、电子流的计算和气体流量计算的状态方程，得到修正气液动力学电池模型；推导电池开路电压估算方程：根据修正气液动力学电池模型推导电池开路电压估算方程和容量增量法SOC估算方程，通过电池开路电压估算方程获得OCVestimate,和容量增量法SOC估算方程获得SOC2，SOC2通过查SOC-OCV关系表获得OCV2；推导辨识模型参数的端电压方程：根据修正气液动力学电池模型推导出辨识模型参数的端电压方程，得到端电压UL；GA算法辨识开路电压估算方程的参数：通过GA算法自适应调节端电压方程中的参数k1、k2、k3、k4，当估算的端电压UL与实验采集端电压之间的误差达到全局最小时，输出此时的参数k1、k2、k3、k4，即为开路电压估算方程的参数；进行电池SOC估算:读取电池采样数据和辨识的开路电压估算方程参数k1、k2、k3、k4，计算OCVestimate和OCV2的加权系数h，通过OCVestimate、OCV2和h计算EOCV，Eocv＝h·OCVestimate+1-h·OCV2，并用EOCV更新OCVinitial，实现对电池SOC估算；验证电池SOC估算精度；所述修正气液动力学电池模型具体为：所述气液动力学电池模型的物理原型为设有气液共存系统的密封容器1，在容器1的顶部设有排气管2和阀门3，排气管2设有排气管口6，容器1内装有液体4和气体，气体包括未溶解的气体分子5和溶解在液体中的气体分子7；所述气液动力学电池模型的排气过程对应于电池放电过程，容器1内未溶解的气体分子5占有体积为V，液体4占有体积为VW，设时间为t1时刻气液动力学电池模型处于稳态，此时容器内气体压强为P1、气体物质的量为n1、溶解于液体中的气体物质的量为nj1，打开所述容器的阀门3，时间长度为Δt，系统中的气体向外放出，流速为v，密度为ρ，管道2的综合阻力系数为μ，管道2的排气截面面积为s，外部管口6的排气压强为P0，在t2未定义参变量＝t1+Δt时刻关闭阀门3，此时容器内气体压强为P2、气体物质的量为n2，经过静置之后，时间记为t3，气液动力学电池模型再次达到稳态，此时容器1内气体压强为P3，气体物质的量为n3，溶解于液体中的气体物质的量为nj3；气液动力学电池模型的状态方程为： P2V＝n2RT公式二P3V＝n3RT公式三 n3＝n2+nj1-nj3公式五P2＝P0+0.5ρμv+0.5ρv2公式六补充修正方程为：Q＝sv公式八I＝fqsv公式九m＝nM＝ρV公式十其中，R：热力学常数；T：热力学温度；有效间隙度；bm：气体分子的范德华体积；ρ：气体密度；μ：综合阻力系数为；v：气体流速对应电子流速；M：气体摩尔质量；Q：气体单位时间体积流量；s：管道排气截面面积对应导线截面面积；f：单位体积导体自由电子数；I:电流；q：电荷量；m：质量；所述推导电池开路电压估算方程具体为：通过公式一到公式五加减消元法得到公式十一： 公式十一是关于P3的二次方程，设恒等变换为： 设a＝1，因为ac＜0且Δ＝b2-4ac＞0，根据韦达定理知公式十二有且仅有唯一正实根： ρ是气体密度，即定义为单位体积气体的质量，则为单位体积气体的物质的量，则为单位体积气体分子个数，其中NA为阿伏伽德罗常数，代入公式九得公式十四： 将公式十四代入公式六得： 设公式十五化简为：P2＝P0+k3I+k4I2公式十六将公式八、公式九和代入公式七得公式十七： 其中，qNAn1为电池在t1的电量,qNAn2为电池在t2时的电量，电池电量与容量的关系为1C＝1As根据电池SOC的定义，即剩余容量与额定容量的比值，设电池容量为QT,公式十七改写为公式十八； 公式十八为SOC定义式，改写为公式十九SOC1、SOC2未定义参变量： 在充电状态下推导开路电压估算方程与放电状态相同，其中由于电流的方向不同，公式十六与公式十九在充电状态下为：P2＝P0-k3I-k4I2公式二十 再经过查SOC-OCV表获得OCV2，其中，SOC1为t1时刻的荷电状态，SOC2为t2时刻的荷电状态，电池端电压UL对应管口压强P0，初始开路电压OCVinitial对应初始稳态压强P1，需要估算的开路电压OCVestimate对应再次稳态压强P3，其中P2为中间变量；设充电电流为正，放电电流为负，公式十六、公式二十能够被统一为公式二十二，公式十三改写为公式二十三；P2＝UL-k3I-k4I|I|公式二十二 公式二十一为最终推导的容量增量法SOC估算方程，公式二十二和公式二十三为最终推导的开路电压估算方程，其中充电电流为正，放电电流为负。

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