本技術屬于富液式鉛酸電池，具體涉及一種富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)估算方法、系統(tǒng)和設備。

背景技術：

1、鉛酸電池作為一種重要的儲能設備，廣泛應用于汽車、電動車、不間斷電源（uninterruptible?power?supply，ups）系統(tǒng)等領域。荷電狀態(tài)（state?of?charge，soc）作為反應鉛酸電池能量狀態(tài)的關鍵參數，其精準估算對于確保用電設備的安全運行、優(yōu)化電池使用效率以及延長電池壽命具有至關重要的意義。

2、目前，估算鉛酸電池soc的方法多種多樣，包括內阻法、安時積分法、開路電壓法等。然而，這些方法在實際應用中均存在一定的局限性。例如，內阻法在電池soc接近滿電時，由于內阻變化不大，導致估算精度下降；安時積分法則面臨初值難以確定和誤差累積的問題；而開路電壓法雖然原理簡單，但需要在電池擱置一段時間后才能進行測量，這降低了其實時性。

3、近年來，卡爾曼濾波法作為一種基于模型的算法，在電池soc估算中受到了廣泛關注。該方法通過融合電池的動態(tài)模型和實時觀測數據，能夠實現對電池狀態(tài)的實時、準確估算。然而，單一的卡爾曼濾波法在某些情況下仍受到電池內部復雜化學反應和外部環(huán)境因素的影響，導致估算精度受限。

技術實現思路

1、有鑒于此，本技術致力于提供一種富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)估算方法、系統(tǒng)和設備，通過結合富液式鉛酸電池的一階rc模型、卡爾曼濾波算法以及模糊推理系統(tǒng)等方式，以解決現有富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)估算精度受限的技術問題。

2、本技術第一方面提供了一種富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)估算方法，該富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)估算方法包括：

3、步驟1、建立富液式鉛酸電池的一階rc模型。富液式鉛酸電池的一階rc模型由一個理想電壓源、串聯的歐姆內阻、以及并聯的極化電阻和極化電容組成。在一階rc模型中，狀態(tài)方程基于電路元件的電壓和電流關系來建立。觀測方程基于富液式鉛酸電池的端電壓與富液式鉛酸電池的內部狀態(tài)的關系來建立；

4、步驟2、根據富液式鉛酸電池的一階rc模型，獲取狀態(tài)方程和觀測方程，并確定離散狀態(tài)空間模型、狀態(tài)變量、觀測變量和系統(tǒng)激勵；

5、步驟3、根據狀態(tài)方程和觀測方程，計算估算狀態(tài)的時間更新和誤差協方差的時間更新；

6、步驟4、根據估算狀態(tài)的時間更新和誤差協方差的時間更新，以任一時刻的電流值、溫度值和電流變化率為模糊推理系統(tǒng)的輸入端，通過模糊推理系統(tǒng)計算卡爾曼增益調整系數值；

7、步驟5、根據卡爾曼增益調整系數值，計算卡爾曼增益，并得出估算狀態(tài)的測量更新和誤差協方差的測量更新，以得到富液式鉛酸電池的實時荷電狀態(tài)最終估算值。

8、在本技術一個具體實施方式中，狀態(tài)方程的計算公式為：

9、；

10、其中，表示下一時刻的荷電狀態(tài)；表示當前時刻的富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)；表示當前時刻的富液式鉛酸電池的極化電壓；表示時間間隔；表示當前時刻的電池電流；表示富液式鉛酸電池的額定容量；表示極化電阻值；表示極化電容值；表示自然對數的底數。

11、在本技術一個具體實施方式中，觀測方程的計算公式為：

12、；

13、其中，表示在當前時刻的觀測變量；表示多項式的系數；表示在當前時刻的富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)；表示富液式鉛酸電池的歐姆內阻值；表示當前時刻的電池電流；表示當前時刻的富液式鉛酸電池的極化電壓；表示觀測噪聲。

14、在本技術一個具體實施方式中，上述步驟3包括：

15、步驟31、通過觀測方程，利用測量的電池端電壓來推斷富液式鉛酸電池上一時刻的估算狀態(tài)；

16、步驟32、使用上一時刻的估算狀態(tài)和狀態(tài)方程預測當前時刻的狀態(tài)，以計算得到估算狀態(tài)的時間更新；

17、步驟33、使用狀態(tài)方程和上一時刻的誤差協方差矩陣來預測當前時刻的誤差協方差。

18、在本技術一個具體實施方式中，估算狀態(tài)的時間更新計算公式為：

19、；

20、其中，表示當前時刻的狀態(tài)預測值；表示上一時刻到當前時刻的狀態(tài)轉移矩陣；表示上一時刻的狀態(tài)估計值；表示上一時刻的控制輸入矩陣；表示上一時刻的控制輸入向量。

21、在本技術一個具體實施方式中，誤差協方差的時間更新計算公式為：

22、；

23、其中，表示當前時刻的先驗誤差協方差矩陣；表示上一時刻的后驗誤差協方差矩陣；表示狀態(tài)轉移矩陣的轉置；表示過程噪聲協方差矩陣。

24、在本技術一個具體實施方式中，上述步驟4包括：

25、步驟41、根據估算狀態(tài)的時間更新和誤差協方差的時間更新，采集任一時刻的電流值、溫度值和電流變化率；

26、步驟42、將任一時刻的電流值、溫度值和電流變化率作為模糊推理系統(tǒng)的輸入端進行模糊化處理；

27、步驟43、確定模糊集合和隸屬度函數，將電流值、溫度值和電流變化率轉換為模糊量；

28、步驟44、在模糊化處理中，根據預設的模糊規(guī)則和推理機制，將模糊量進行模糊推理計算；

29、步驟45、通過模糊推理計算，以得到卡爾曼增益調整系數的模糊值；

30、步驟46、將卡爾曼增益調整系數的模糊值輸出并進行去模糊化處理，以得到處理后的卡爾曼增益調整系數值。

31、在本技術一個具體實施方式中，上述步驟5包括：

32、步驟51、根據卡爾曼增益調整系數值對原始誤差協方差預測和觀測噪聲協方差計算的卡爾曼增益進行調整，以得到調整后的卡爾曼增益；

33、步驟52、使用調整后的卡爾曼增益，更新估算狀態(tài)的測量和誤差協方差的測量；

34、步驟53、通過更新估算狀態(tài)的測量和誤差協方差的測量，以得到電池的實時荷電狀態(tài)最終估算值。

35、本技術第二方面提供了一種富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)估算系統(tǒng)，該富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)估算系統(tǒng)包括建立模塊、獲取模塊和處理模塊。

36、建立模塊，用于建立富液式鉛酸電池的一階rc模型，富液式鉛酸電池的一階rc模型由一個理想電壓源、串聯的歐姆內阻、以及并聯的極化電阻和極化電容組成。在一階rc模型中，狀態(tài)方程基于電路元件的電壓和電流關系來建立。觀測方程基于富液式鉛酸電池的端電壓與富液式鉛酸電池的內部狀態(tài)的關系來建立。

37、獲取模塊，用于根據富液式鉛酸電池的一階rc模型，獲取狀態(tài)方程和觀測方程，并確定離散狀態(tài)空間模型、狀態(tài)變量、觀測變量和系統(tǒng)激勵。

38、處理模塊，用于根據狀態(tài)方程和觀測方程，計算估算狀態(tài)的時間更新和誤差協方差的時間更新；根據估算狀態(tài)的時間更新和誤差協方差的時間更新，以任一時刻的電流值、溫度值和電流變化率為模糊推理系統(tǒng)的輸入端，通過模糊推理系統(tǒng)計算卡爾曼增益調整系數值；根據卡爾曼增益調整系數值，計算卡爾曼增益，并得出估算狀態(tài)的測量更新和誤差協方差的測量更新，以得到富液式鉛酸電池的實時荷電狀態(tài)最終估算值。

39、本技術第三方面提供了一種計算設備，該計算設備包括處理器和存儲有計算機程序的存儲器。計算機程序被處理器運行時，執(zhí)行本技術第一方面的一種富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)估算方法。

40、本技術第四方面提供了一種計算機可讀存儲介質，存儲有指令，當所述指令在計算機上運行時，使得計算機執(zhí)行本技術第一方面的一種富液式鉛酸電池的荷電狀態(tài)估算方法。

41、本技術技術方案的有益效果在于：通過建立富液式鉛酸電池的一階rc模型，能夠更精確地描述富液式鉛酸電池動態(tài)特性，為后續(xù)荷電狀態(tài)估算提供堅實基礎；通過獲取狀態(tài)方程和觀測方程，并確定離散狀態(tài)空間模型等要素，有助于實現數字化處理和實時估算，提高估算的效率和準確性；并通過計算估算狀態(tài)的時間更新，能夠實時跟蹤富液式鉛酸電池狀態(tài)的變化，為及時調整富液式鉛酸電池使用策略提供依據；通過計算誤差協方差的時間更新有助于了解估算的不確定性；且以電流值、溫度值和電流變化率為模糊推理系統(tǒng)的輸入端，通過模糊推理系統(tǒng)動態(tài)調整卡爾曼增益，提高了估算方法對富液式鉛酸電池工作條件變化的適應性。另外，本技術實施例中模糊推理系統(tǒng)的引入增加了估算的智能性，能夠更好地處理不確定性和非線性問題；根據卡爾曼增益調整系數值計算卡爾曼增益，能夠更準確地融合預測和觀測信息，從而提高荷電狀態(tài)估算的準確性；最終得到富液式鉛酸電池的實時荷電狀態(tài)最終估算值，為電池管理系統(tǒng)提供及時、準確的狀態(tài)信息，有助于優(yōu)化富液式鉛酸電池的使用和管理策略。