[發(fā)明專利]一種電池電量剩余值估算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811059519.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109061509A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張懷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蕪湖楚睿智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/36
• 分類號(hào): G01R31/36
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

1.電池電量剩余值估算方法，其特征在于：所述電池電量為鋰離子電池SOC，采用雙擴(kuò)展卡爾曼濾波方法，具體步驟如下：

(1)將鋰離子電池等效電路模型中三個(gè)極化內(nèi)阻對(duì)應(yīng)的極化電壓與SOC設(shè)為第一組狀態(tài)變量，記作，X＝[SOC u₁ u₂ u₃]^T，雙擴(kuò)展卡爾曼濾波的另一組電池當(dāng)前容量作為第二組狀態(tài)變量，記作，Y＝[R_Ω]^T；將電池電壓作為雙擴(kuò)展卡爾曼濾波中的觀測(cè)變量，記作，Z＝u_B，觀測(cè)方程如式(3.8)所示：

式中，由式(2.11)所示的E_B-SOC特征方程確定；v^k為觀測(cè)噪聲，由傳感器性能決定；

(2)根據(jù)電池等效電路模型和所定義的第一組狀態(tài)變量以及第二組狀態(tài)變量，建立第一組電池狀態(tài)方程式(3.9)、第二組電池狀態(tài)方程式(3.10)；

Y^k*＝Y(jié)^k-1+r^k-1 (3.10)

式中，為過(guò)程變量，ω^k-1為過(guò)程噪聲，r^k-1為隨機(jī)微小擾動(dòng)，以此表示電池內(nèi)阻在整個(gè)過(guò)程中的緩慢變化，[X^k*,Y^k*]為第一組狀態(tài)變量初步預(yù)測(cè)值和第二組狀態(tài)變量初步預(yù)測(cè)值；

(3)根據(jù)上一個(gè)時(shí)間步中更新獲得的內(nèi)阻抗?fàn)顟B(tài)修正鋰離子電池當(dāng)前有效容量然后分別通過(guò)第一組狀態(tài)方程和第二組狀態(tài)方程對(duì)當(dāng)前時(shí)刻k的第一組狀態(tài)變量X^k*、第二組狀態(tài)變量Y^k*進(jìn)行初步預(yù)測(cè)，此時(shí)獲得的第一組狀態(tài)變量和第二組狀態(tài)變量均為一次狀態(tài)預(yù)測(cè)值；

(4)通過(guò)狀態(tài)方程對(duì)狀態(tài)變量進(jìn)行遞推得到的一次狀態(tài)預(yù)測(cè)值是理論預(yù)測(cè)值，在實(shí)際工況中，鋰離子電池的真實(shí)SOC會(huì)因?yàn)檫^(guò)程誤差的積累而與理論遞推值發(fā)生偏差；而且，狀態(tài)方程只能根據(jù)給定的初始值進(jìn)行遞推計(jì)算，無(wú)法識(shí)別并修正可能存在的初始誤差；因此，為得到較為精確的估計(jì)值，需要利用觀測(cè)變量Z對(duì)遞推過(guò)程中得到的初步預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正處理，這是卡爾曼濾波預(yù)測(cè)的關(guān)鍵；在雙卡爾曼濾波的電池SOC估算中，通過(guò)觀測(cè)電壓同時(shí)對(duì)第一組狀態(tài)變量和第二組狀態(tài)變量的遞推值進(jìn)行修正，分別如下所示：

兩個(gè)狀態(tài)變量的修正值由觀測(cè)變量的實(shí)際觀測(cè)值與遞推值之差以及卡爾曼增益K共同確定；其中，為通過(guò)電壓傳感器獲得的觀測(cè)變量實(shí)時(shí)測(cè)量值，Z^k為由觀測(cè)方程獲得的觀測(cè)變量遞推值，兩個(gè)狀態(tài)變量的卡爾曼增益K分別如下所示：

式中，R^k為觀測(cè)噪聲協(xié)方差，其大小由電壓傳感器性能決定；H^k為狀態(tài)變量的雅克比矩陣，其值由觀測(cè)變量與狀態(tài)變量關(guān)系式確定，如式(3.15)和式(3.16)所示；P^k*為狀態(tài)協(xié)方差矩陣，反映狀態(tài)變量的遞推變化，如式(3.17)和式(3.18)所示：

式中，Q^k-1為狀態(tài)變量過(guò)程噪聲協(xié)方差。