亿恩新动力科技(山东)有限公司刘延刚获国家专利权
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龙图腾网获悉亿恩新动力科技(山东)有限公司申请的专利一种基于kalman filter多传感器融合的SOC校准算法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117452230B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311417201.7,技术领域涉及:G01R31/367;该发明授权一种基于kalman filter多传感器融合的SOC校准算法是由刘延刚;杨永超;董文庆设计研发完成,并于2023-10-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于kalman filter多传感器融合的SOC校准算法在说明书摘要公布了:本发明属于复杂系统的状态控制及控制优化应用技术领域,尤其涉及一种基于kalmanfilter多传感器融合的SOC校准算法,包括构建锂电池的电路模型,锂电池模型辨识、kalman滤波多传感器融合的SOC校准以及多传感器融合kalman滤波的精度提高。本发明考虑模型锂电池充放电特性、电池内部参数辨识的复杂性和kalman算法的复杂性,提出kalman滤波多传感器融合的SOC校准,考虑了过程噪声和测量噪声,保证了准确的SOC,这可以提升用户体验,延长电池寿命,确保安全性并优化能源管理。本发明利用BMS的云平台定义分析数据,调整电池模型的参数矩阵和传感器的协方差,在传感器老化情况下仍然能保证SOC精度。
本发明授权一种基于kalman filter多传感器融合的SOC校准算法在权利要求书中公布了:1.一种基于kalmanfilter多传感器融合的SOC校准算法,其特征在于,包括如下步骤: S1、构建锂电池的电路模型,选择二阶RC模型,电路的数学方程为: 1, 其中,R0表示电池的欧姆内阻,U0表示电池端电压,Uocv表示电池开路电压,电压U1、电阻R1以及电容C1表示锂电池的电化学极化效应,电压U2、电阻R2以及电容C2表示锂电池的浓度差极化效应; S2、锂电池模型辨识,对极化电路部分单独进行拉普拉斯变化,得到极化部分的传递函数: 2, 其中,Us为极化总电压,Is为极化总电流,R1、R2为电阻,以及C1、C2为电容,进行不同温度和不同倍率下HPPC和Uocv实验,利用MATLAB系统辨识工具箱可辨识出锂电池模型不同温度倍率充放电下的各SOC下欧姆内阻R0和两种极化效应的电阻R1、R2和电容C1、C2,得到SOC-OCV曲线; S3、kalman滤波多传感器融合的SOC校准,离散连续的锂电池数学方程,电化学极化效应电压U1和浓度差极化效应电压U2微分方程的解为: 3, 其中,x=1,2,表示极化电压、电阻和电容,Ui表示极化效应的起始电压,It表示随时间变化的电流,当时间t非常小时,It趋近于I,化简为: 4, 近一步极化电压式4离散为: 5, 其中k表示时刻,Uxk表示第k时刻的电压,Uxk-1表示k-1时刻的电压,Ik-1表示第k-1时刻的电流,Ts是离散采样时间,SOC的状态方程为: 6, 其中,Ccap表示锂电池容量,SOC表示剩余电荷量,单位为Ah,式6离散化为: 7, 其中,k表示时刻,再利用SOC-OCV曲线,可将式1中Uocv变换为: 8, 其中focv表示SOC-OCV曲线,由式6、7和8可得电池模型离散状态空间如下: 9, 其中,xk=[U1kU2kSOCk]T表示当前第k时刻系统状态,状态变量分别是极化电压U1、U2和SOC,yk表示当前时刻系统输出,即电池端电压U0k,uk表示前一时刻系统输入,wk-1表示第k-1时刻的过程噪声,服从均值为0的高斯分布,其协方差矩阵分别为Q,vk-1表示第k-1时刻的测量噪声,服从均值为0的高斯分布,其协方差矩阵为R,A表示系统矩阵,值为,B表示输入矩阵,值为,C表示输出矩阵,值为,表示偏导,D表示传递矩阵,值为电池的欧姆内阻R0,对离散化后的锂电池的电路模型的输出采用kalman滤波进行数据融合SOC校准,其中kalman滤波包括预测和校正两个过程,过程循环往复; S4、多传感器融合kalman滤波的精度提高,支持BMS全天候全工况运行利用BMS的云平台定义分析数据,调整电池模型的参数矩阵和传感器的协方差。
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