公式（3)計(jì)算得到的開路電壓 Uoc(SOCk)相比得到對(duì)應(yīng)的偏差e(k)，步驟IV所得估計(jì)值SOC (k)的補(bǔ)償后得到切(:、（々），
[0119] 其中，Kp為補(bǔ)償系數(shù)，本例Kp為10 6,系為補(bǔ)償后的SOC值，為在 線最小二乘支持向量機(jī)估計(jì)得到的開路電壓的估計(jì)值。
[0120] 最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)實(shí)施例
[0121] 本例最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括微 處理器、電壓傳感器和電流傳感器，微處理器還連接顯示器。微處理器配有通用接口，電壓 傳感器和電流傳感器接入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，再經(jīng)通用接口連接微處理器。微處理器還連接CAN 接口。
[0122] 微處理器連接有程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器含有電壓、、電流數(shù)據(jù)采集 模塊、最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM)開路電壓（OCV)在線實(shí)時(shí)估計(jì)模塊、Uck-SOC關(guān)系SOC 初值估計(jì)模塊、安時(shí)積分法SOC估計(jì)模塊、U。。和OCV的偏差和補(bǔ)償系數(shù)Kp計(jì)算模塊以及 SOC修正補(bǔ)償模塊。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器保存動(dòng)力電池模型參數(shù)。
[0123] 微處理器及所連接的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和顯示器構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)。
[0124] 微處理器接收電壓傳感器和電流傳感器檢測(cè)的動(dòng)力電池實(shí)時(shí)信息，通過電壓、 電流數(shù)據(jù)采集模塊、最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM)開路電壓（OCV)在線實(shí)時(shí)估計(jì)模塊、 Uck-SOC關(guān)系SOC初值估計(jì)模塊、安時(shí)積分法SOC估計(jì)模塊、U。。和OCV的偏差和補(bǔ)償系數(shù)Kp 計(jì)算模塊以及SOC修正補(bǔ)償模塊的計(jì)算處理，得到實(shí)時(shí)SOC估計(jì)值，在顯示器上顯示，并經(jīng) CAN接口提供給其它設(shè)備。
[0125] 本例系統(tǒng)與連接20Ah/24V動(dòng)力電池，進(jìn)行SOC估計(jì)實(shí)驗(yàn)。
[0126] 以高精度電流測(cè)量的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所得的該型號(hào)動(dòng)力電池的SOC作為SOC真實(shí)值。
[0127] 本例所得SOC估計(jì)值結(jié)果和SOC實(shí)際值對(duì)比曲線如圖5所示，圖5的橫坐標(biāo)為時(shí) 間，單位為IO4秒，縱坐標(biāo)為SOC估計(jì)值，圖中實(shí)線曲線為本例所得SOC估計(jì)值，虛線曲線為 SOC實(shí)際值。圖5中可見兩條曲線基本重合，即本例所得SOC估計(jì)值與SOC實(shí)際值接近。
[0128] 圖6中更清楚地顯示本例所得SOC估計(jì)值相對(duì)SOC實(shí)際值的誤差，圖6的橫坐標(biāo) 為時(shí)間，單位為IO4秒，縱坐標(biāo)為SOC估計(jì)值的誤差，單位為％。圖6可見本例所得SOC估 計(jì)值平均絕對(duì)誤差僅1. 2793%，最大絕對(duì)誤差僅為2. 7011%。
[0129] 上述實(shí)施例，僅為對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的具體 個(gè)例，本發(fā)明并非限定于此。凡在本發(fā)明的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改 進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì)方法，主要步驟如下： I、 動(dòng)力電池模型及參數(shù)開路電壓U。。的辨識(shí) 采用Thevenin模型為電池等效模型，電池的極化電阻Rp與電池的極化電容Cp并聯(lián)構(gòu) 成一階RC結(jié)構(gòu)，表示電池的極化反應(yīng)，RC兩端電壓為Up(t);串接歐姆電阻R。和Uoc，Uoc 為電池的開路電壓0CV，采樣得到電池端電壓U(t)和流過歐姆內(nèi)阻R。的電流i(t); Thevenin模型數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：(1) 采用后向差分變換方法對(duì)模型離散化，用含遺忘因子的最小二乘進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，整理 得： U(k) =ajU(k-1) +a2I(k) +a3I(k-1) + (1-aj)Uoc (k) (2) 其中，U(k-l)是當(dāng)前k時(shí)刻的前一時(shí)刻的端電壓值，I(k-1)是當(dāng)前k時(shí)刻的前一時(shí)刻 的電流值； 由含遺忘因子的最小二乘算法求得式（2)中的&1、a2、a3的值，對(duì)應(yīng)得到參數(shù)U。。的值； II、 建立IL-S0C的關(guān)系 采用8次多項(xiàng)式擬合曲線擬合U。。和S0C之間關(guān)系，U%-SOC擬合如下式：其中l(wèi)US0Ck)表示電池開路電壓U。。與S0C之間的非線性關(guān)系，kfks為系數(shù)，用含 遺忘因子的最小二乘法擬合得到； III、 基于在線最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池開路電壓U。。估計(jì) 采用在線最小二乘支持向量機(jī)建立S0C估計(jì)模型； 以動(dòng)力電池的電壓、電流、溫度作支持向量機(jī)的輸入，以動(dòng)力電池電荷狀態(tài)作為輸出估 計(jì)S0C;根據(jù)動(dòng)力電池電壓、電流和開路電壓之間的關(guān)系，由步驟I的式（2)得 Uoc (k) =biU(k) +b2U(k-1) +b3I(k) +b4I(k-1) (4) 以當(dāng)前k時(shí)刻端電壓U(k)、上一時(shí)刻端電壓U(k-1)、當(dāng)前k時(shí)刻電流I(k)和上一時(shí)刻 電流I(k-1)為輸入，以開路電壓1]。。〇〇為輸出，建立在線LS-SVM訓(xùn)練模型，選擇最小二乘 支持向量機(jī)的線性核函數(shù)； 在線最小二乘支持向量機(jī)包括增加樣本和消減樣本兩個(gè)過程；設(shè)置訓(xùn)練樣本的窗口長(zhǎng) 度為N，定義PN=Q+y:1，其中：匕是~父~的矩陣，Q為方陣，則得到式（5)(5) 式中：y= [y:，y2，…，yN]T;iKHJ];a =[a 1，a 2,…，aJT;I為單位矩陣；T矩 陣轉(zhuǎn)置符號(hào)； 展開為：計(jì)算出巧\由公式（7)確定a和b;訓(xùn)練過程中新樣本添加到匕中的同時(shí)，消去同等 數(shù)量的舊樣本，不斷更新得到新的a和b，實(shí)時(shí)估計(jì)開路電壓隊(duì)。； IV、 動(dòng)力電池SOC估計(jì) IV-1、SOC的初值估計(jì) 步驟III估計(jì)得開路電壓隊(duì)。，根據(jù)公式（3)的反函數(shù)估計(jì)SOC的初值SOC。： SOC〇=f'(U^d)) (8) IV-2、安時(shí)積分法估計(jì)SOC 根據(jù)式（8)l^-SOC關(guān)系確定SOC初值后，采用安時(shí)積分法估計(jì)下一時(shí)刻的SOC值：m 式（9)中CN是電池的額定容量，時(shí)間間隔At= 1，n是庫(kù)倫系數(shù)，取值為1 ; V、 動(dòng)力電池安時(shí)積分法估計(jì)S0C的修正與誤差補(bǔ)償 將在線最小二乘支持向量機(jī)估計(jì)的Mk)與根據(jù)公式（3)計(jì)算得到的開路電壓IV(S0Ck)相比得到對(duì)應(yīng)的偏差e(k)，步驟IV所得估計(jì)值SOC(k)補(bǔ)償后得到SCXU，(1〇) 其中，Kp為補(bǔ)償系數(shù)，眾為補(bǔ)償后的SOC值，(幻為在線最小二乘支持向量機(jī) 估計(jì)得到的開路電壓的估計(jì)值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì)方法，其特征 在于： 所述步驟V中的補(bǔ)償系數(shù)Kp取值0. 5 X 10 6~1. 55 X 10 6。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì)方法，其特征 在于： 所述步驟V中的補(bǔ)償系數(shù)Kp為10 6。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì) 方法設(shè)計(jì)的最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)，包括微處理器、電壓傳感 器和電流傳感器，微處理器還連接顯示器；微處理器配有通用接口，電壓傳感器和電流傳感 器接入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，再經(jīng)通用接口連接微處理器；其特征在于： 微處理器連接有程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器含有電壓、電流數(shù)據(jù)采集模塊、 最小二乘支持向量機(jī)開路電壓在線實(shí)時(shí)估計(jì)模塊、Ua-SOC關(guān)系SOC初值估計(jì)模塊、安時(shí)積 分法SOC估計(jì)模塊、U。。和OCV的偏差和補(bǔ)償系數(shù)Kp計(jì)算模塊以及SOC修正補(bǔ)償模塊；數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器保存動(dòng)力電池模型參數(shù)； 微處理器接收電壓傳感器和電流傳感器檢測(cè)的動(dòng)力電池實(shí)時(shí)信息，通過電壓、電流數(shù) 據(jù)采集模塊、最小二乘支持向量機(jī)開路電壓在線實(shí)時(shí)估計(jì)模塊、uTC-soc關(guān)系SOC初值估計(jì) 模塊、安時(shí)積分法SOC估計(jì)模塊、U。。和OCV的偏差和補(bǔ)償系數(shù)Kp計(jì)算模塊以及SOC修正補(bǔ) 償模塊的計(jì)算處理，得到實(shí)時(shí)SOC估計(jì)值，在顯示器上顯示。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)，其特征 在于： 所述微處理器連接CAN接口。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)，其特征 在于： 所述微處理器及所連接的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和顯示器構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明為最小二乘支持向量機(jī)的動(dòng)力電池電荷狀態(tài)估計(jì)方法及系統(tǒng)，本法步驟為：Ⅰ、用動(dòng)力電池模型及參數(shù)由含遺忘因子的最小二乘FFRLS求得開路電壓Uoc；Ⅱ、用FFRLS擬合得到Uoc-SOC的關(guān)系；Ⅲ、建立在線最小二乘支持向量機(jī)LS-SVM的SOC訓(xùn)練模型；Ⅳ、估計(jì)SOC的初值，安時(shí)積分法估計(jì)SOC；Ⅴ、修正、補(bǔ)償安時(shí)積分法估計(jì)的SOC。本系統(tǒng)電壓電流傳感器實(shí)時(shí)信號(hào)接入微處理器，程序存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有執(zhí)行本法的各處理模塊，計(jì)算處理所得實(shí)時(shí)SOC估計(jì)值直接顯示。本發(fā)明有效地補(bǔ)償擬合誤差和安時(shí)積分法的累計(jì)誤差；在線實(shí)時(shí)地調(diào)整模型參數(shù)，運(yùn)算速度快，跟蹤能力強(qiáng)，估計(jì)準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)表明本法SOC估計(jì)精度，平均絕對(duì)誤差僅為1.28％。
【IPC分類】G01R31/36
【公開號(hào)】CN105116343
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510521981
【發(fā)明人】黨選舉, 言理, 伍錫如, 劉政, 姜輝, 張向文, 李爽, 汪超, 黃品高, 王土央
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月24日