[发明专利]一种基于UHF的电池剩余电量估计方法

摘要

本发明涉及一种基于UHF的电池剩余电量估计方法。由于系统中存在模型误差、测量误差以及电磁干扰等不确定噪声，传统SOC估算方法表现不够好。本发明采用UKF和H‑infinity滤波器相结合的方法，并将其应用于电池SOC估计领域。本发明方法首先测量在k时刻的电池端电压y_k和电池供电电流i_k，然后用状态方程和观测方程表示电池的各个时刻的荷电状态，再执行初始化过程，采用UHF算法进行循环递推，递推所得到的状态更新值即为当前时刻k所估计得到的电池剩余电量。本发明方法可以准确地进行电池剩余电量的估计，收敛速度快、估计精度高。

主权项

1.一种基于UHF的电池剩余电量估计方法，其特征在于该方法的具体步骤是：步骤(1)测量在k时刻的电池端电压yk和电池放电电流ik，k＝1,2,3,…；步骤(2)用状态方程和观测方程表示电池的各个时刻的荷电状态：状态方程：观测方程：其中xk为k时刻的电池荷电状态，即剩余电量；wk为k时刻的过程噪声，vk为k时刻的测量噪声；ηi为电池的放电比例系数；Qn是电池在25℃条件下、以1/30倍额定电流的放电速率放电时所能得到的额定总电量；Δt是测量时间间隔；k0、k1、k2、k3、k4为常数，R为电池的内阻；步骤(3)初始化：选择初始状态及其方差P₀，0＜P₀＜1；选择过程噪声的方差Q_k和测量噪声的方差R_k，10^‑8＜Q_k＜10^‑2，0＜R_k＜0.1；扩展后的状态向量及其协方差为：选择尺度参数α,β,κ,0≤α≤1，β≥0，计算出中间参数λ＝α²(L+κ)‑L，L为扩展状态向量的维数，L＝3，κ≥‑L；计算均值加权系数和方差加权系数l为权重序号，l＝0,1,2,...,6；步骤(4)采用UHF算法进行循环递推：在时刻k＝1,2,3,…，根据测得的yk和ik，按下列各式进行递推计算：①根据k‑1时刻的状态及其方差P_k‑1得到对应的扩展状态向量及其协方差计算该时刻的所有的采样点序列②根据状态方程进行时间域更新：由采样点序列根据状态方程计算采样点更新对采样点更新进行加权，计算状态估计计算状态估计的方差③根据观测方程完成测量更新：由采样点更新根据观测方程计算测量更新对测量更新进行加权，计算测量估计计算测量估计的方差计算与的互协方差计算卡尔曼增益计算状态更新计算状态更新的方差其中，矩阵R_e,k表示为：参数γ²取值为：ρ为大于1的标量；递推所得到的状态更新值即为当前时刻k所估计得到的电池剩余电量。