[发明专利]一种基于卡尔曼滤波算法的电池荷电状态估测装置

说明书

本发明公开了一种基于卡尔曼滤波算法的电池荷电状态估测装置，包括智能插接口与引线模块、传感器模块、单片机控制模块、数码管和太阳能充蓄电模块；其中智能插接口与引线模块用于连接待测电池，并连接传感器模块；所述传感器模块用于采集线路的电流电压值，并将数据传输至单片机控制模块；所述单片机控制模块用于处理传感器模块传输来的数据，并将处理后的数据传输给数码管，所述数码管用于显示电池剩余荷电状态；所述太阳能充蓄电模块采集太阳能，并通过稳压电路使输出的电压稳定，为系统的传感器模块、单片机控制模块和数码管供电。本发明的电池荷电状态估算装置具有快速、准确以及户外独立工作等显著优点。

技术领域

本发明涉及一种基于卡尔曼滤波算法且搭载太阳能供电模块的电池荷电状态估测装置，属于电气工程技术领域。

背景技术

卡尔曼滤波算法是在时间域上来表述的，基本的概念是：在线性系统的状态空间表示基础上，从输出和输入观测数据求系统状态的最优估计。这里所说的系统状态，是总结系统所有过去的输入和扰动对系统的作用的最小参数的集合，知道了系统的状态就能够与未来的输入与系统的扰动一起确定系统的整个行为。

卡尔曼滤波可以应用于任何含有不确定信息的动态系统，并对系统下一步的走向做出有根据的预测。卡尔曼滤波在连续变化系统中的应用是非常理想的，具有内存小、速度快、能耗低等优势，很适合用于解决实时问题。因此，本文依据实际锂电池充放电实验数据，搭建电池模型，来更好地模拟电池实际工作特性，并通过对比仿真，验证研究卡尔曼滤波算法对锂电池荷电状态估测的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于卡尔曼滤波算法的电池荷电状态估计装置。

本发明的技术方案如下：

一种基于卡尔曼滤波算法的电池荷电状态估计系统，包括智能插接口与引线模块、传感器模块、单片机控制模块、数码管和太阳能充蓄电模块；其中智能插接口与引线模块用于连接待测电池，并连接传感器模块；所述传感器模块用于采集线路的电流电压值，并将数据传输至单片机控制模块；所述单片机控制模块用于处理传感器模块传输来的数据，并将处理后的数据传输给数码管，所述数码管用于显示电池剩余荷电状态；所述太阳能充蓄电模块采集太阳能，并通过稳压电路使输出的电压稳定，为系统的传感器模块、单片机控制模块和数码管供电。

优选地，所述智能插接口与引线模块中的智能插接口配置USB接口，兼容USB连接模式。智能插接口，可对接交流220v火线与零线，经过整流、滤波、降压、稳压模块引出，为传感器模块和单片机控制模块提供稳定的待测电量。

优选地，所述传感器模块包括电流测量电路、电压测量电路和温度传感器；电流测量电路结合补偿原理使用交流电位差计，测试线路电流；电压测量电路使用反向半波检波器，测试端口电压；温度传感器包括三个贴片式pt100温度传感器，所述贴片式pt100温度传感器贴附在各环节关键温度测量点；当所测点电流、电压、温度其中一项超过最高设定值时间达单片机2个机器周期时，诱发单片机上蜂鸣器报警，并中断工作。

优选地，传感器模块实时采集数据，通过总线连接方式将信息传输至单片机控制模块。

优选地，所述单片机控制模块的芯片为ATMEL89S51，通过卡尔曼滤波算法处理数据，得出电池电量使用情况，计算出荷电状态，并通过数码管显示。

优选地，所述卡尔曼滤波算法上添加了看门狗定时器。使得其在受到较大干扰无法正常工作时能够快速复位，重新启动，对抗干扰性的提高起到了很重要的作用。

优选地，所述数码管由二极管装配而成。达到了以下效果：接收来自单片机的数据后，以百分比形式显示电池电量荷电状态，根据荷电状态的不同，信号灯显示不同颜色，以增强交互性。