[发明专利]一种基于精简粒子无迹变换的SOC估算方法

说明书

本发明涉及一种基于精简粒子无迹变换的SOC估算方法，属于新能源测控领域；该方法针对锂离子电池组SOC值精确估算目标，通过精简三粒子和双重Sigma化处理过程，实现了SOC值的有效迭代计算；该方法在样本数据序列的权重系数计算基础上，通过进行精简三粒子无迹变换，实现迭代计算过程的精简化处理；该方法在权重系数计算基础上，实现权重系数向量预处理；该方法在过程噪声和观测噪声修正分析的基础上，利用无迹卡尔曼中的第一步和第四步的双重Sigma化处理过程，获得噪声影响的修正计算方法；该方法改进以无迹卡尔曼为基础的迭代计算过程，将精简粒子无迹变换思想具体应用于预测和修改环节，实现SOC值的数学迭代运算，为SOC估算模型构建提供方法参考。

技术领域

本发明涉及一种基于精简粒子无迹变换的SOC估算方法，该方法针对锂离子电池组SOC值的精确估算目标，提出了一种精简粒子无迹变换方法，通过精简三粒子和双重Sigma化处理过程，实现了锂离子电池组SOC值的有效迭代计算；精简粒子无迹变换方法在样本数据序列的权重系数计算基础上，通过进行精简三粒子无迹变换，实现迭代计算过程的精简化处理；精简粒子无迹变换方法在初始权重系数和维数为1的设定基础上，结合各权重系数的计算，实现权重系数向量在SOC估算中的参数预处理；精简粒子无迹变换方法在过程噪声和观测噪声修正计算分析的基础上，利用无迹卡尔曼中的第一步和第四步的双重Sigma化处理过程，获得噪声影响的修正计算方法；该方法在充分考虑锂离子电池成组工作基础上，改进以无迹卡尔曼为基础的迭代计算过程，将精简粒子无迹变换思想具体应用于预测和修改环节，实现锂离子电池组SOC估算模型的建立和SOC值的数学迭代运算；该方法是一种基于现代控制理论的锂离子电池组精简粒子无迹变换状态估算方法，属于新能源测控领域。

背景技术

在航空锂离子电池组的整个生命周期中，电池管理系统（Battery ManagementSystem，BMS）对核心参数SOC的监控和调节将影响应急动力输出的效果和安全性；因此，实时监测该参数的变化，并基于此保障锂离子电池组的工作性能是非常必要的；由于BMS中的成组SOC估算技术尚不成熟，使用过程中存在的安全隐患严重制约了锂离子电池组的发展；对于航空锂离子电池组而言，可靠的BMS管理依靠准确的SOC值；在该值已知的情况下，不仅对其进行可靠能量管理和安全控制，而且还避免锂离子电池组的提前损坏，延长其使用寿命；因此，精确估算SOC值，对保障航空锂离子电池组的工作性能及其能量和安全管理至关重要；锂离子电池组的SOC估算模型构建和精确估算值得获取，已成为其能量和安全管理的核心问题；航空锂离子电池组由具有高能量密度和闭路电压的钴酸锂电池单体组合构成，其安全性受到所处工作状态的影响；SOC表征了航空锂离子电池组的剩余容量，是为航空控制总系统提供应急动力供应保护的关键因素；此外，锂离子电池组的充放电过程包含复杂电能、化学能和热能转换等环节，过充电和过放电现象易引发安全事故，精确SOC估算在防止过充电和过放电中起着重要作用；在锂离子电池组的航空领域应用中，其安全性依然是最为关注的问题，SOC估算是其安全使用的基础和前提；航空锂离子电池组采用电池单体级联结构，满足了辅助动力供能过程中的容量和电压需求；然而，由于无法避免的材料和工艺差异，单体间不一致现象客观存在且无法避免；并且，该现象会随着循环次数的增加越来越明显，这就使得单体间不一致性的表达与修正成为成组SOC估算的重要组成部分，同时也给成组SOC精确估算带来了巨大的挑战。