[發(fā)明專利]基于PUHF算法的動(dòng)力電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010940546.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112255546A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉圓圓;付雅瓊;何志偉;劉敬彪;高明煜
• 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;G01R31/388;G01R31/389;G01R31/392
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.基于PUHF算法的動(dòng)力電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于，該方法包括：計(jì)算采樣點(diǎn)通過(guò)狀態(tài)方程變換后的加權(quán)值，作為狀態(tài)的估計(jì)值，進(jìn)而通過(guò)加權(quán)計(jì)算狀態(tài)估計(jì)的方差；對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行處理，采用投影法將不滿足要求的采樣點(diǎn)投影到范圍內(nèi)；計(jì)算采樣點(diǎn)通過(guò)觀測(cè)方程變換后的加權(quán)值，作為觀測(cè)的估計(jì)值；計(jì)算卡爾曼增益；根據(jù)狀態(tài)方程進(jìn)行時(shí)間域更新，根據(jù)觀測(cè)方程進(jìn)行測(cè)量更新，計(jì)算狀態(tài)及其方差的更新，遞推所得到的狀態(tài)更新值即為當(dāng)前時(shí)刻電池的荷電狀態(tài)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于PUHF算法的動(dòng)力電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于，該方法具體步驟是：

步驟(1).對(duì)鋰電池進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)，獲取鋰電池在k時(shí)刻的電池端電壓y_k和電池放電電流i_k，k＝1,2,3,…；

步驟(2).建立電池模型：其中，SOC_k是k時(shí)刻電池剩余電量，SOC₀是電池剩余電量的初始值，η是電池的放電比例系數(shù)；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(shí)所能得到的額定總電量；

離散化表達(dá)式為：其中，Δt是測(cè)量時(shí)間間隔；

步驟(3).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)關(guān)系：

狀態(tài)方程：

觀測(cè)方程：

其中x_k為電池的荷電狀態(tài)，即剩余電量；w_k為過(guò)程噪聲；m₀、m₁、m₂、m₃、m₄為符合鋰電池模型的擬合參數(shù)，P為電池觀測(cè)模型參數(shù)，是一個(gè)列向量，對(duì)同類型的電池它們是不變的，P＝[m₀ R m₁ m₂ m₃ m₄]；R為電池內(nèi)阻，v_k為測(cè)量噪聲；

步驟(4).初始化：

設(shè)定起始狀態(tài)的方差P₀＝5×10^-3～5×10^-2，處理噪聲w_k的方差Q_k＝5×10^-7～5×10^-6，觀測(cè)噪聲v_k的方差R_k＝5×10^-3～5×10^-2；

擴(kuò)展后的狀態(tài)向量其協(xié)方差

設(shè)定均值加權(quán)系數(shù)

設(shè)定方差加權(quán)系數(shù)

設(shè)定復(fù)合參數(shù)λ＝2；

步驟(5).采用PUHF算法進(jìn)行循環(huán)遞推：

在時(shí)刻k＝1,2,3,…，根據(jù)測(cè)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(jìn)行遞推計(jì)算：

根據(jù)k-1時(shí)刻的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)向量和協(xié)方差計(jì)算該時(shí)刻的所有采樣點(diǎn)

判斷采樣點(diǎn)是否在0到1之間，采用投影法將不在0到1的采樣點(diǎn)投影到0到1之間；

根據(jù)狀態(tài)方程進(jìn)行時(shí)間域更新：

由采樣點(diǎn)根據(jù)狀態(tài)方程計(jì)算采樣點(diǎn)更新

對(duì)采樣點(diǎn)更新進(jìn)行加權(quán)，計(jì)算狀態(tài)估計(jì)

計(jì)算狀態(tài)估計(jì)的方差

根據(jù)觀測(cè)方程完成測(cè)量更新：

由于測(cè)量協(xié)方差及其互相關(guān)協(xié)方差近似為：

其中H_k為觀測(cè)方程h(x_k,i_k)的雅可比矩陣；

由采樣點(diǎn)更新根據(jù)觀測(cè)方程計(jì)算測(cè)量更新

對(duì)測(cè)量更新進(jìn)行加權(quán)，計(jì)算測(cè)量估計(jì)

計(jì)算測(cè)量估計(jì)的方差

計(jì)算與的互協(xié)方差

計(jì)算卡爾曼增益K_k：

計(jì)算狀態(tài)更新

計(jì)算狀態(tài)更新的方差P_k：

其中，矩陣R_e,k表示為：I表示單位矩陣；參數(shù)其中ρ是一個(gè)大于1的標(biāo)量；

遞推所得到的狀態(tài)更新值即為當(dāng)前時(shí)刻k所估計(jì)得到的電池剩余電量，即電池的荷電狀態(tài)。