專利名稱：基于有限差分?jǐn)U展卡爾曼算法的鋰電池荷電狀態(tài)估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明鋰電池荷電狀態(tài)預(yù)測技術(shù)，特別是涉及一種在鋰電池實際應(yīng)用過程中對其荷電狀態(tài)進(jìn)行估計的方法。
背景技術(shù)：
電池作為電源已在通信、電力系統(tǒng)、軍事裝備、電動汽車等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。隨著環(huán)保觀念的日漸深入人心，越來越多的系統(tǒng)開始采用電池作為主要動力供給。在這些系統(tǒng)中，動力電池工作狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的運行可靠性。為確保動力電池組的性能良好，延長電池組的使用壽命，須及時、準(zhǔn)確地了解電池的運行狀態(tài)，對電池進(jìn)行合理有效地管理和控制。而電池荷電狀態(tài)的精確估算是電池管理系統(tǒng)中最核心的技術(shù)。目前，對單體電池荷電狀態(tài)估計的主要方法有開路電壓法、內(nèi)阻法、安時計量法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卡爾曼濾波法和擴(kuò)展卡爾曼濾波法等。其中，開路電壓法進(jìn)行電池荷電狀態(tài)估計時電池必須靜置較長時間以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而且只適用于電池電流非劇烈變化狀態(tài)下的荷電狀態(tài)估計，不能滿足在線檢測要求。內(nèi)阻法需要精確測量電池的內(nèi)阻，由于一般電池內(nèi)阻在毫歐級，因此使用該方法會對測量儀器的要求非常高，難以在實際中加以應(yīng)用。安時計量法易受到電流測量精度的影響，在高溫或電流波動劇烈情況下，精度很差。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法需要大量的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練才可以得到較好的精度?？柭鼮V波法對電池模型要求較高，并且只適用于線性方程，這一問題的解決辦法之一是采用擴(kuò)展卡爾曼濾波法來進(jìn)行荷電狀態(tài)的估計。但是，擴(kuò)展卡爾曼濾波法為了求取估計誤差方差通過非線性函數(shù)的傳播，需將非線性函數(shù)用泰勒級數(shù)展開并線性化，一方面增加了計算復(fù)雜度，另一方面，在該過程中忽略了高階項，必定會引起誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于有限差分?jǐn)U展卡爾曼算法的鋰電池荷電狀態(tài)估計方法，在鋰電池的電池數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用有限差分卡爾曼濾波法進(jìn)行剩余電量的估計，在對非線性方程進(jìn)行線性化處理上，采用多項式近似技術(shù)和一階中心差分法計算非線性函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)。本發(fā)明提出了一種基于有限差分?jǐn)U展卡爾曼算法的鋰電池荷電狀態(tài)估計方法，該方法包括以下步驟:一種基于有限差分?jǐn)U展卡爾曼算法的鋰電池荷電狀態(tài)估計方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:通過建立鋰電池電量的數(shù)學(xué)模型，得到電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)方程X及荷電狀態(tài)觀測方程I如下:xk+1 = f (xk, uk, wk)yk = g(xk, uk, vk)其中，Xk e Rn和yk e Rni分別為k時刻的系統(tǒng)η維狀態(tài)向量和m維觀測向量，f:Rn—R1^Pg = RnjRm分別為系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)和觀測函數(shù)，wk和Vk是互不相關(guān)的高斯白噪聲，且假設(shè)噪聲有如下統(tǒng)計學(xué)特性:
權(quán)利要求
1.一種基于有限差分?jǐn)U展卡爾曼算法的鋰電池荷電狀態(tài)估計方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 通過建立鋰電池電量的數(shù)學(xué)模型，得到電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)方程X及荷電狀態(tài)觀測方程y如下:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰電池荷電狀態(tài)的估計方法，該方法包括以下步驟步驟一、給定初始值，對各協(xié)方差進(jìn)行Cholesky分解；步驟二、狀態(tài)的一步預(yù)測；步驟三、協(xié)方差的一步預(yù)測；步驟四、濾波增益；步驟五、更新狀態(tài)的最優(yōu)值；步驟六、濾波協(xié)方差更新。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的精度高于泰勒級數(shù)的一階展開，而且，充分利用了由模型線性化產(chǎn)生的有效誤差信息，對模型參數(shù)變動具有較強(qiáng)的魯棒性。
文檔編號G01R31/36GK103116136SQ20131002170
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者程澤, 劉艷莉, 張玉暉, 戴勝, 張秋艷 申請人:天津大學(xué)