[發明專利]一種基于采樣點卡爾曼濾波的電池剩余電量估計方法

無效

• 申請號: 200910100280.2
• 申請日: 2009-06-29
• 公開（公告）號: CN101598769A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 何志偉;高明煜;徐杰;黃繼業;曾毓
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 杜 軍

1.一種基于采樣點卡爾曼濾波的電池剩余電量估計方法，其特征在于該方法的具體步驟是：

步驟(1)測量在k時刻的電池端電壓y_k和電池供電電流i_k?k＝1，2，3，…；

步驟(2)用狀態方程和觀測方程表示電池的各個時刻的荷電狀態：

狀態方程：

觀測方程：

其中z為電池的荷電狀態，即剩余電量，η_i為電池的放電比例系數，Q_n是電池在室溫25℃條件下、以1/30倍額定電流的放電速率放電時所能得到的額定總電量，Δt是測量時間間隔，w_k為處理噪聲，K₀、K₁、K₂、K₃、K₄為常數，p＝[K₀?R?K₁?K₂?K₃?K₄]^T，p為電池觀測模型的參數，是一個列向量，對同類型的電池它們是不變的，R為電池的內阻，v_k為觀測噪聲；

放電比例系數η_i的確定方法為：

(a)將完全充滿電的電池以不同放電速率C_i恒流放電N次，N＞10，計算相應放電速率下的電池總電量Q_i，1≤i≤N；

(b)根據最小二乘方法擬合出Q_i與C_i間的二次曲線關系，即在最小均方誤差準則下求出同時滿足a，b，c為最優系數；

(c)在放電電流為i_k時，對應的放電比例系數η_i為：

電池的內阻R以及常數K₀、K₁、K₂、K₃、K₄的確定方法為：

(e)在室溫25℃條件下、以1/30倍額定電流對充滿電的電池進行恒定電流放電直至電量耗盡；?

(f)?在放電過程中以測量時間間隔Δt測量電池在s時刻的端電壓y_s，s＝0，1，2，...M，其中s＝0對應電池充滿后的起始放電時刻，s＝M對應電池電量耗盡的終止時刻；

(g)計算s時刻的剩余電量z_s＝1-s/M；

(h)?記?

則p＝(H^TH)^-1H^TY，也就得到內阻R以及常數K₀、K₁、K₂、K₃、K₄；

步驟(3)執行如下初始化過程：

起始狀態?及其方差P₀分別為：

P₀＝var(z₀)＝10^-2，，

處理噪聲w_k的方差R_w和觀測噪聲v_k的方差R_v分別為：

R_w＝10^-5，R_v＝10^-2

擴展后的狀態向量?及其協方差?為：

尺度參數γ為：

均值加權系數w_i^(m)，i＝0，1，2，...，6和方差加權系數w_i^(c)，i＝0，1，2，...，6分別為：

1≤i≤6

步驟(4)采用采樣點卡爾曼濾波算法進行循環遞推：

在時刻k＝1，2，3，…，根據測得的電池端電壓y_k及電池的供電電流i_k，按?下列各式進行遞推計算：

①根據k-1時刻的擴展狀態向量?及其協方差p_k-1^a，計算k-1時刻的所有的采樣點序列

②根據狀態方程進行時間域更新：

由采樣點序列?根據狀態方程計算采樣點更新?

對采樣點更新?進行加權，計算狀態估計?

計算狀態估計?的方差?

③根據觀測方程完成測量更新：

由采樣點更新?根據觀測方程計算測量更新?

對測量更新?進行加權，計算測量估計?

計算測量估計?的方差?

計算?與?的互協方差?

計算卡爾曼增益K_k：

計算狀態更新?

計算狀態更新?的方差?

遞推所得到的狀態更新值?即為當前時刻k所估計得到的電池剩余電量。?