[發(fā)明專利]一種基于粒子濾波的電池剩余電量估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110127488.0
• 申請(qǐng)日: 2011-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN102169168A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何志偉;高明煜;曾毓;黃繼業(yè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/36
• 分類號(hào): G01R31/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種基于粒子濾波的電池剩余電量估計(jì)方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

步驟(1)測(cè)量在????????????????????????????????????????????????時(shí)刻的電池端電壓和電池供電電流，；

步驟(2)用狀態(tài)方程和觀測(cè)方程表示電池的各個(gè)時(shí)刻的荷電狀態(tài)：

狀態(tài)方程：

觀測(cè)方程：

其中為電池的荷電狀態(tài)，即剩余電量；為電池的放電比例系數(shù)，反映的是放電速率、溫度、自放電、老化因素對(duì)電池SOC的影響程度；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(shí)所能得到的額定總電量，是測(cè)量時(shí)間間隔，為處理噪聲；、、、、為常數(shù)，，為電池觀測(cè)模型的參數(shù)，是一個(gè)列向量，對(duì)同類型的電池它們是不變的；為電池的內(nèi)阻，為觀測(cè)噪聲；

放電比例系數(shù)的確定方法為：

(a)將完全充滿電的電池以不同放電速率恒流放電次，計(jì)算相應(yīng)放電速率下的電池總電量，，，，為電池的額定放電電流；

(b)根據(jù)最小二乘方法擬合出與間的二次曲線關(guān)系，即在最小均方誤差準(zhǔn)則下求出同時(shí)滿足，為最優(yōu)系數(shù)；

(c)在放電電流為時(shí)，對(duì)應(yīng)的放電比例系數(shù)為：

???????

此處最優(yōu)系數(shù)對(duì)于同一類型的電池只需確定一次，確定后可作為已知常數(shù)直接用于所有同類型電池的剩余電量估計(jì)；

電池的內(nèi)阻以及常數(shù)、、、、的確定方法為：

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

(e)在放電過程中以時(shí)間間隔測(cè)量電池在時(shí)刻的端電壓，，其中對(duì)應(yīng)電池充滿后的起始放電時(shí)刻，對(duì)應(yīng)電池電量耗盡的終止時(shí)刻；

(f)計(jì)算時(shí)刻的剩余電量；

(g)記，，?

則，也就得到內(nèi)阻以及常數(shù)、、、、；

對(duì)同一類型的電池，參數(shù)只需確定一次，確定后可作為已知常數(shù)直接用于所有同類型電池的剩余電量估計(jì)；

步驟(3)執(zhí)行如下初始化過程：

①粒子數(shù)目為：；

②初始粒子均值和方差分別為：，；

③從均值為、方差為的高斯分布中產(chǎn)生個(gè)粒子，即，其中為均值為0、方差為的高斯隨機(jī)數(shù)；

④初始粒子重要性權(quán)重為：

⑤處理噪聲的方差和觀測(cè)噪聲的方差分別為：，；

步驟(4)采用粒子濾波算法進(jìn)行循環(huán)遞推：

在時(shí)刻，根據(jù)測(cè)得的電池端電壓及電池的供電電流，按下列各式進(jìn)行遞推計(jì)算：

①根據(jù)時(shí)刻的粒子，基于高斯分布，產(chǎn)生時(shí)刻的個(gè)粒子，即=，其中為均值為0、方差為的高斯隨機(jī)數(shù)；

②基于時(shí)刻的粒子，進(jìn)行其最大似然值的計(jì)算：

；

③基于最大似然值和時(shí)刻粒子重要性權(quán)重，計(jì)算時(shí)刻的粒子重要性權(quán)重：

；

④對(duì)粒子重要性權(quán)重進(jìn)行歸一化處理：；

⑤計(jì)算時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)值；

遞推所得到的狀態(tài)估計(jì)值即為當(dāng)前時(shí)刻所估計(jì)得到的電池剩余電量；整個(gè)循環(huán)遞推過程是在線完成的，即在電池實(shí)際工作過程中同步完成各時(shí)刻電池剩余電量的估計(jì)。