一種基于卡爾曼濾波的自校正電池soc估算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于卡爾曼濾波的自校正電池SOC估算方法。包括下列步驟：（1）、初始化狀態(tài)真實值，初始化狀態(tài)估計值，狀態(tài)真實值可根據(jù)開路電壓法確定；（2）、利用安時積分法的SOC計算式，作為Kalman濾波算法中狀態(tài)方程，計算Xk+1；（3）、觀察方程計算真實值Yk+1；（4）、通過Kalman遞推原理，不斷對當(dāng)前時刻SOC值進(jìn)行修正（該過程包括計算先驗估計誤差、計算Kalman增益、計算校正預(yù)估值、計算最優(yōu)估計誤差），使估算值逐漸逼近真實值；（5）、根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)束Kalman的遞推過程。可以很好的克服了安時積分方法隨著時間的推移出現(xiàn)的誤差累積效應(yīng)，很快將SOC值收斂到真實值附近。
【專利說明】—種基于卡爾曼濾波的自校正電池SOC估算方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電池SOC估算方法，可以實現(xiàn)針對動力電池使用過程中的電池荷電狀態(tài)的估算，并利用卡爾曼濾波(Kalman)算法進(jìn)行校正調(diào)整。
【背景技術(shù)】
[0002]BMS (Battery Manage System)中荷電狀態(tài) SOC (State Of Charge)是用來描述動力電池的剩余電量，其值的大小直接反映出動力電池所處的狀態(tài)，是保證動力電池管理系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提。有效的BMS不僅有助于提高電池的循環(huán)使用壽命，而且系統(tǒng)中各個功能的實現(xiàn)，都是建立在正確地判斷荷電狀態(tài)SOC基礎(chǔ)上的，因而，精準(zhǔn)的SOC估算是建立BMS中最基本和最首要的任務(wù)。 伴隨著防止因不恰當(dāng)使用導(dǎo)致電池?fù)p害、提高循環(huán)使用壽命、節(jié)約使用成本、避免因剩余電量不足而不能夠提供動力等問題的提出，SOC能否正常進(jìn)行精確估算，將直接影響到動力電池效率的發(fā)揮，因此，SOC精準(zhǔn)估算問題已成為當(dāng)今電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域中電池研究人員及電池使用者共同關(guān)注并投入大量精力研究的一個熱點(diǎn)和難點(diǎn)課題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種基于卡爾曼濾波的自校正電池SOC估算方法，可以很好的克服了安時積分方法隨著時間的推移出現(xiàn)的誤差累積效應(yīng)，它對于電池初始時刻的SOC值的精確度要求不高，可以在初始誤差很大的情況下，很快的將SOC值收斂到真實值附近。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:包括下列步驟:(1)、初始化狀態(tài)真實值，初始化狀態(tài)估計值，狀態(tài)真實值可根據(jù)開路電壓法確定；(2)、利用安時積分法的SOC計算式，作為Kalman濾波算法中狀態(tài)方程，計算Xk+1 ; (3)、觀察方程計算真實值Yk+1 ; (4)、通過Kalman遞推原理，不斷對當(dāng)前時刻SOC值進(jìn)行修正(該過程包括計算先驗估計誤差、計算Kalman增益、計算校正預(yù)估值、計算最優(yōu)估計誤差)，使估算值逐漸逼近真實值；(5)、根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)(如=SOC值低于10%時)，結(jié)束Kalman的遞推過程。
[0005]本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn):1)、有效解決開路電壓法、安時積分法等傳統(tǒng)單一方法估算SOC存在的弊端；2)、不斷對電池總?cè)萘亢涂捎萌萘窟M(jìn)行校正，可有效彌補(bǔ)SOC估算中初始誤差和累積誤差的優(yōu)點(diǎn)；3)、通過高速網(wǎng)絡(luò)通訊，實現(xiàn)上位機(jī)實時的監(jiān)控，并通過監(jiān)控到的估算結(jié)果進(jìn)行實時校正。
【具體實施方式】
[0006]根據(jù)卡爾曼濾波算法思想，將電池看成動力系統(tǒng)，則電池模型的一般數(shù)學(xué)形式如下所不,SOC是系統(tǒng)的一個內(nèi)部狀態(tài)。系統(tǒng)的輸入向量為Uk,包含電池電流、溫度、內(nèi)阻和剩余容量等變量，系統(tǒng)的輸出為電池的工作電壓，電池SOC包含在系統(tǒng)的狀態(tài)量Xk中。
[0007]狀態(tài)方程:Xk+1=AkXk+BkUk+Wk=f(Xk, Uk) +Wk[0008]觀測方程:Yk+1=CkXk+Vk=g(Xk, Uk) +Vk
[0009]其中在狀態(tài)方程中引用安時積分法，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種基于卡爾曼濾波的自校正電池SOC估算方法，其特征在于:包括下列步驟:(I)、初始化狀態(tài)真實值，初始化狀態(tài)估計值，狀態(tài)真實值可根據(jù)開路電壓法確定；(2)、利用安時積分法的SOC計算式，作為Kalman濾波算法中狀態(tài)方程，計算Xk+1 ; (3)、觀察方程計算真實值Yk+1 ; (4)、通過Kalman遞推原理,不斷對當(dāng)前時刻SOC值進(jìn)行修正(該過程包括計算先驗估計誤差、計算Kalman增益、計算校正預(yù)估值、計算最優(yōu)估計誤差)，使估算值逐漸逼近真實值；(5)、根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn),結(jié)束Kalman的遞推過程。
【文檔編號】G01R31/36GK103744027SQ201310719375
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】于文韜, 陳秋影, 李振枝 申請人:河北漢光重工有限責(zé)任公司