[發(fā)明專利]蓄電池剩余電量監(jiān)測方法及監(jiān)測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210077537.9
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102621497A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 贠海濤;趙玉蘭;劉尊年;孫建強(qiáng);呂福麟
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 李升娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蓄電池應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及蓄電池剩余電量監(jiān)測方法及監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

以電動汽車為代表的新能源車輛被普遍認(rèn)為是解決當(dāng)前能源及污染問題的最有效途徑之一，引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。一般認(rèn)為，電動汽車是指以車載電源為動力，用電機(jī)驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動汽車具有高性能、低能耗和低污染的特點(diǎn)以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面的綜合優(yōu)勢，其前景被廣泛看好。在這種背景下，電動汽車技術(shù)成為汽車研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。目前，電動汽車主要有如下幾種形式備受關(guān)注：純電動汽車、燃料電池電動汽車、內(nèi)燃機(jī)混合動力汽車。其中，豐田公司研發(fā)的內(nèi)燃機(jī)混合動力汽車“Prius”已經(jīng)批量生產(chǎn)并在北美市場銷售，取得了很大的成功；很多世界著名汽車公司研發(fā)的純電動汽車也進(jìn)入到了量產(chǎn)前的準(zhǔn)備階段。

無論何種形式的電動汽車，蓄電池都是其動力系統(tǒng)中不可缺少的一部分。蓄電池的主要作用是：提供起動或低速行駛的功率需求（對于輕度混合內(nèi)燃機(jī)混合動力汽車）；響應(yīng)負(fù)載的快變成分（對于燃料電池電動汽車）；提供全部動力（對于純電動汽車或插電式混合動力汽車）；提供加速或高速行駛時的峰值功率需求；吸收再生制動的回饋能量等。蓄電池雖然在不同形式電動汽車中的作用不完全相同，但是不論何種形式的電動汽車，蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確、實時監(jiān)測都直接關(guān)系著動力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，是實際應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。

對于蓄電池剩余電量的實時監(jiān)測，其難點(diǎn)在于，蓄電池工作過程中，其剩余電量無法直接測量，必須借助適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行監(jiān)測，而蓄電池本身具有很強(qiáng)的時變、非線性等復(fù)雜特性，在離線狀態(tài)下確定的模型參數(shù)值在實際運(yùn)行時不可避免地存在偏差，從而使剩余電量的在線監(jiān)測存在偏差。目前國內(nèi)外對蓄電池剩余電量監(jiān)測的研究不少，大體上有電流積分法、電壓間隔修正法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和卡爾曼濾波法等。傳統(tǒng)的電流積分方法雖然可以實現(xiàn)實時監(jiān)測，但存在積分累計誤差的問題，而且積分初值往往難于確定，已經(jīng)很少被單獨(dú)采用。電壓間隔修正法的主要思路是利用一段小電流充放電時間窗口的實測電壓值對電流積分法得到的剩余電量監(jiān)測值進(jìn)行周期性的修正，在消除積分累計誤差問題上取得了一定的效果，但該方法實時性不好，而且間隔性的剩余電量修正容易對動力系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的主要缺點(diǎn)是模型物理意義不明確，易受干擾，而且要求大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)、并要有合適的訓(xùn)練算法。卡爾曼濾波法最近的研究較多，該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)剩余電量的實時修正，但在實際應(yīng)用時，作為重要影響因素的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲往往難于確定，一般都采取假設(shè)的方法確定，增加了方法的不確定性。

除了上述的弊端之外，上述各監(jiān)測方法都是使用離線時確定的模型參數(shù)值進(jìn)行剩余電量的在線監(jiān)測，無法從根本上解決蓄電池時變非線性特性對監(jiān)測結(jié)果的影響，實時性不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種蓄電池剩余電量監(jiān)測方法及監(jiān)測裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的監(jiān)測方法受蓄電池時變非線性特性及誤差和噪聲等影響而導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確、實時性差等缺點(diǎn)。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的蓄電池剩余電量監(jiān)測方法采用下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種蓄電池剩余電量監(jiān)測方法，所述方法包括下述步驟：

a、根據(jù)蓄電池的等效電路建立以與蓄電池的剩余電量相對應(yīng)的蓄電池開路電壓為狀態(tài)變量的蓄電池狀態(tài)空間模型；

b、利用電流測量儀器測量若干蓄電池的輸出電流，同時利用電壓測量儀器測量與輸出電流相對應(yīng)的蓄電池的輸出電壓；

c、將步驟b測量的輸出電流和輸出電壓作為離線樣本數(shù)據(jù)，對蓄電池的狀態(tài)空間模型進(jìn)行離線辨識，獲得模型參數(shù)離線辨識結(jié)果；

d、利用電流測量儀器和電壓測量儀器實時測量蓄電池的輸出電流和輸出電壓，以步驟c獲得的模型參數(shù)離線辨識結(jié)果為初始值，采用最小二乘遞推算法對蓄電池的狀態(tài)空間模型進(jìn)行在線辨識，獲得模型參數(shù)在線辨識結(jié)果；

e、根據(jù)步驟d的模型參數(shù)在線辨識結(jié)果及步驟a的蓄電池狀態(tài)空間模型構(gòu)建狀態(tài)觀測器，對蓄電池開路電壓進(jìn)行觀測；

f、根據(jù)蓄電池開路電壓與蓄電池剩余電量的對應(yīng)關(guān)系獲得蓄電池剩余電量。

如上所述的監(jiān)測方法，為提高通用性和等效電路的適用范圍，在所述步驟a中，等效電路為電容和電阻串聯(lián)而成的RC等效電路，利用該RC等效電路建立的蓄電池狀態(tài)空間模型為：????????????????????????????????????????????????，式中，狀態(tài)矢量，輸入變量，輸出變量，系統(tǒng)矩陣為

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