[发明专利]一种基于衰减记忆滤波器的电动汽车故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于衰减记忆滤波器的电动汽车故障诊断方法，其特征在于，所述方法用于电动汽车中电池系统故障诊断，包括如下步骤：

步骤一、采集电池的电流信号I和端电压信号V；

步骤二、建立一阶RC等效电路模型和状态空间方程；

步骤三、采用衰减记忆滤波器进行电池模型参数辨识，得到模型参数ζ和OCV估计值；

步骤四、通过模型参数ζ的估计值与实验所得参考值得到残差r₁，通过OCV的估计值与实验所得参考值得到残差r₂，将两个残差分别与实验所得对应阈值进行对比，只有当两残差均超过对应阈值才可判断故障发生；

所述步骤二所建一阶RC等效电路模型如下：

V＝V_oc-V_a-IR_o(3)

式中，V_a为电池极化电容两端的极化电压，为所述极化电压的变化率，V_oc为开路电压OCV，R_a为极化内阻，C_a为极化电容，R_o为欧姆内阻；

所述步骤二所建立状态空间方程如下：

上述状态空间方程包括两个公式，其中上式为系统方程，下式为观测方程；系统方程中等号左侧为状态向量x_k，等号右侧为状态方程f(x_k,u_k)与系统噪声w_k，u_k为系统输入，即电流I_k；观测方程中等号左侧为系统输出y_k，即端电压V_k，等号右侧为观测方程g(x_k,u_k)与观测噪声v_k；w_k和v_k均值均为0，协方差分别为Q_k和R_k，k表示第k个采样时刻，Δt为电池的采样间隔；

所述步骤三通过衰减记忆滤波器实时估计模型参数过程如下：

(i)雅克比矩阵设定：

(ii)初始化设置：当采样时刻k＝0时，设定：

其中上标冒号^表示估计值，上标+表示后验估计值；

若在测量值获取之前没有可利用的x信息，则令状态向量和误差协方差分别为：其中V_rate为电池额定电压，E为单位矩阵；

A₀、B₀和C₀则根据初始状态向量先验估计初值和雅克比矩阵计算；

系统噪声和观测噪声协方差Q₀和R₀可先分别取：

(iii)设置衰减因子μ，具体取值取决于期望对过去测量值的遗忘程度，若μ为1，则衰减记忆滤波器等价于标准卡尔曼滤波器；

(iv)对采样时刻k＝1,2,…，衰减记忆滤波器迭代方程如下：

式中，上标+表示先验估计；上标冒号^表示估计值；上标T表示矩阵转置；e_k表示新息矩阵；L为噪声更新窗口，其值是采样时刻的整数倍，可默认设定为60个采样时刻，即L＝60；K_k为增益矩阵。

2.根据权利要求1所述的基于衰减记忆滤波器的电动汽车故障诊断方法，其特征在于，在实施步骤一至步骤四前，首次进行电池基础特性测试实验，用于获取电池容量C_n、OCV-SOC拟合关系式、参数参考值以及故障阈值。