[发明专利]一种电池电量剩余值估算方法

说明书

本发明涉及一种电池电量剩余值估算方法，将锂离子电池等效电路模型中三个极化内阻对应的极化电压与SOC设为第一组状态变量X，另一组电池当前容量设为第二组状态变量Y，将电池电压作为双扩展卡尔曼滤波中的观测变量。根据上一个时间步中更新获得的内阻抗状态修正电池当前有效容量，分别通过状态方程对当前时刻k的状态变量X^k*、Y^k*进行初步预测，获得状态变量为一次状态预测值。该一次状态预测值是理论预测值，为得到较为精确的估计值，需要利用观测变量Z对递推过程中得到的初步预测值进行修正处理。本发明中，通过观测电压同时对两个状态变量的递推值进行修正，状态变量的修正值由观测变量的实际观测值与递推值之差以及卡尔曼增益K共同确定。本发明可使电池剩余电量对预测误差具有自修正能力，提高电池剩余电量计算的精确度。

技术领域

本发明涉及一种锂电池储能技术领域，具体涉及一种电池电量剩余值估算方法。

背景技术

随着全球化石能源枯竭与环境污染问题的日益加剧，新能源革命正在如火如荼地展开。水电、风电、太阳能、潮汐能、核能以及生物质能等可再生清洁能源在人类能源消费中所占比例越来越大。为克服新能源输出不稳定，以及缓解其引起的电网压力等问题，常常通过电池储能技术实现新能源的转换、暂存与稳定输出，以此来满足人类生活中的各种用电需要。

与此同时，为了实现电池工作状态的实时监测、过渡放电限压预警以及单体电量均衡控制等功能，以提高储能系统效率和降低安全隐患，电池管理系统的开发也就显得十分重要。在电池管理系统中，电池剩余电量是电池工作过程中的一项基本评定指标。包括过充过放电预警、单体电量均衡在内的各项功能都要依赖于电池剩余电量来进行设计。因此，电量估算是电池管理系统的一项基本功能，电量估算精度的高低将影响整个系统的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双扩展卡尔曼滤波的电池电量剩余值估算方法。

本发明提出的电池电量剩余值估算方法，所述电池电量为锂离子电池SOC，采用双扩展卡尔曼滤波方法，具体步骤如下：

(1)将锂离子电池等效电路模型中三个极化内阻对应的极化电压与SOC设为第一组状态变量，记作，X＝[SOC u₁ u₂ u₃]^T，双扩展卡尔曼滤波的另一组电池当前容量作为第二组状态变量，记作，Y＝[R_Ω]^T，将电池电压作为双扩展卡尔曼滤波中的观测变量，记作，Z＝u_B，观测方程如式(3.8)所示：

式中，由特征方程确定；其中，拟合系数用矩阵G表示，v^k为观测噪声，由传感器性能决定；

(2)根据电池等效电路模型和所定义的第一组状态变量以及第二组状态变量，建立第一组电池状态方程式(3.9)、第二组电池状态方程式(3.10)；

Y^k*＝Y^k-1+r^k-1 (3.10)

式中，为过程变量，ω^k-1为过程噪声，r^k-1为随机微小扰动，以此表示电池内阻在整个过程中的缓慢变化，[X^k*,Y^k*]为第一组状态变量初步预测值和第二组状态变量初步预测值；

(3)根据上一个时间步长中更新获得的内阻抗状态修正锂离子电池当前有效容量然后分别通过第一组状态方程和第二组状态方程对当前时刻k的第一组状态变量X^k*、第二组状态变量Y^k*进行初步预测，此时获得的第一组状态变量和第二组状态变量均为一次状态预测值；