[發明專利]基于互補濾波器的衛星蓄電池電量估算方法及系統

有效

• 申請號: 202011601835.4
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112800579B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 蔣孝勇;洪平;李宇超;劉贊;張濤
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/10;G01R31/367;G01R31/387;G01R31/388;G01R31/396
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種基于互補濾波器的衛星蓄電池電量估算方法及系統，利用頻域分析方法，結合安時計法和開路電壓法優勢，將安時計的高頻部分和開路電壓法的低頻部分進行優勢互補，大大提高整星能源估算精度，在算法資源緊張的衛星領域具有很大的優勢。

技術領域

本發明涉及衛星電源領域，具體地，涉及一種基于互補濾波器的衛星蓄電池電量估算方法及系統。

背景技術

現階段整星電量統計大多采用安時計的方法估算，安時計估算方法隨時間誤差累計嚴重，估算精度差。安時計方法估算電量跟真實電量差距大，無法用于整星能源管理，也無法為用戶使用帶來參考價值。

開路電壓法作為電量估計的一種方法，也被常用于整星能源估算方法。由蓄電池的工作特性可知，電池組的開路電壓和電池的剩余容量存在一定的對應關系。隨著電池容量的增加，電池的開路電壓增加。該方法簡單易行，但由于不同充放電率時電池組的電壓不一致，因此對電流波動比較大的場合，開路電壓法估算不準。

安時計法利用充放電電流積分，高頻動態響應特性好，但存在積分累計誤差，低頻特性差。開路電壓法，低頻靜態特性好，但充放電電流突變情況下，動態響應差，高頻情況下電量估算不準。目前將開路電壓法和安時計法進行融合是一種趨勢，如神經網絡估算方法、kalman濾波估算方法等。特別是在新能源汽車領域，有大量的SOC剩余電量估算方法。如專利文獻《基于閾值擴展卡爾曼算法的蓄電池剩余電量估計方法》CN108287316A、專利文獻《基于雙重自適應無際卡爾曼濾波器的鋰電池SOC估計算法》CN106019164A、論文《基于神經網絡的空間站鋰離子蓄電池電性能預測》[J].載人航天，2015.21(4):367-372等。kalman濾波估算方法需要建立精確的噪聲誤差模型，且計算量大，而衛星計算資源有限，不適合復雜算法。神經網絡算法，需要大量的地面測試數據訓練算法模型，估算精度取決于電池的樣本數據。因此如何高精度、快速、簡單的估算衛星電量是目前亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于互補濾波器的衛星蓄電池電量估算方法及系統。

根據本發明提供的一種基于互補濾波器的衛星蓄電池電量估算方法，包括：

初始設定步驟：設定蓄電池初始電量、蓄電池電路模型參數、蓄電池組初始電壓和初始充放電電流；

開路電壓計算步驟：根據蓄電池充放電電流、蓄電池組電壓以及蓄電池電路模型計算k時刻的蓄電池開路電壓E_k；

電量估算步驟：根據k時刻的開路電壓E_k和蓄電池單體開路電壓與電量標定曲線，估算k時刻的蓄電池電量Q_k^E；

差值計算步驟：計算k-1時刻的蓄電池電量Q_k-1與k時刻開路電壓估算的蓄電池電量Q_k^E的差值ΔQ_k；

修正步驟：利用PID算法，將ΔQ_k反饋修正充放電電流I_k，得到修正后的電流I_k^T；

最終估算步驟：對修正后的電流I_k^T進行時間積分累加，得到最終蓄電池電量估算結果Q_k。

優選地，所述開路電壓計算步驟中，蓄電池的開路電壓E為：

V_L為蓄電池組電壓遙測，I_L為蓄電池充放電電流，R₁、R₂、C₁和C₂為蓄電池蓄電池電路模型參數。