一种基于扩张状态观测器的改进型安时积分法的制作方法

本发明涉及电池荷电状态估计方法，特别涉及一种基于扩张状态观测器的改进型安时积分法。

背景技术：

安时积分法是一种工程实践中常见的电池荷电状态(stateofcharge,soc)估计方法，其测量电池流入或输出的电流大小与充放电时间的长短，利用电流对时间进行积分，通过精确地计算充入或者消耗的电量，并结合估计出的电池初始电量的soc分析出电池的剩余容量，方法简单，但在线运行过程中，传统安时积分法估计出的soc存在误差较大的缺点。原因有三个，一是电池初始电量soc很难精确获得，二是因温度，磁滞以及热效应等影响，系统还存在一些不确定动态，三是因传感器误差，电流估计不准。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于扩张状态观测器的改进型安时积分法，能解决现有传统安时积分法中因电池初始电量soc估计误差和系统不确定动态所造成的电池荷电状态估计误差问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于扩张状态观测器的改进型安时积分法，包括有以下步骤：

s1、选定电池端电流-soc模型；

s2、测量获得电池电流，并输入至电池端电流-soc模型中，得到soc理论估计值；

s3、将测量的电池电流及获得的soc理论估计值输入至扩张状态观测器，输出得到系统动态理论值；

s4、通过传统安时积分法估计得到soc实际估计值，将测量的电池电流及获得的soc实际估计值输入至扩张状态观测器，输出得到实际系统动态估计值；

s5、比较系统动态理论值及实际系统动态估计值，得到系统动态误差信号；

s6、将系统动态误差信号对时间做定积分，得到系统总扰动估计值；

s7、比较实际系统动态估计值及系统总扰动估计值获得动态误差信号，将动态误差信号作为soc最终估计值。

作为优选，选定的电池端电流-soc模型表达式为

其中，soc0是soc的初值，qmax为最大电池容量，t为时间。

作为优选，所述电池电流为电流传感器从电池端进行实际测量获得。

作为优选，所述扩张状态观测器为线性扩张状态观测器或非线性扩张状态观测器。

作为优选，所述扩张状态观测器为二阶扩张状态观测器或高阶扩张状态观测器。

作为优选，系统总扰动估计值为

其中，为系统总扰动估计值，f(·,t)为实际系统动态估计值，f0(·,t)为系统动态理论值。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过实际测量的电池电流带入电池端电流-soc模型得到soc理论估计值，并结合扩张状态观测器进行处理得到系统动态理论值，与通过传统安时积分法估计获得的soc实际估计值经过扩张状态观测器处理的结果进行比较，获得系统误差信号且进一步计算得到系统总扰动估计值，将通过实际估计获得的实际系统动态估计值及系统总扰动估计值进行比较获得soc最终估计值，能够抑制传统soc初值估计误差所造成的不确定性；且基于扩张状态观测器及电池端电流-soc模型的引入，能够自动对因温度，磁滞以及热效应等影响造成的系统不确定性进行抑制，动态性能好。

附图说明

图1为本发明流程示意框图；

图2为本发明具体流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

根据一个或多个实施例，公开了一种基于扩张状态观测器的改进型安时积分法，如图1及图2所示，包括有以下步骤：

s1、选定电池端电流-soc模型；

s2、通过传感器从电池端进行实际测量获得电池电流，并输入至电池端电流-soc模型中，得到soc理论估计值；

s3、将测量的电池电流及获得的soc理论估计值输入至扩张状态观测器，输出得到系统动态理论值；

s4、通过传统安时积分法估计得到soc实际估计值，将测量的电池电流及获得的soc实际估计值输入至扩张状态观测器，输出得到实际系统动态估计值；

s5、比较系统动态理论值及实际系统动态估计值，得到系统动态误差信号；

s6、将系统动态误差信号对时间做定积分，得到系统总扰动估计值；

s7、比较实际系统动态估计值及系统总扰动估计值获得动态误差信号，将动态误差信号作为soc最终估计值。

进一步的，电池端电流-soc模型选用理想情况下的安时积分法模型，其表达式为

其中，soc0是soc的初值，qmax为最大电池容量，t为时间。通过电池端电流-soc模型能够准确反映soc随电池端电流的变化规律。

本发明基于扩张状态观测器的改进型安时积分法，针对soc初始值估计不准确和因温度，磁滞以及热效应等影响造成的系统不确定性两个问题，由传统安时积分法根据测量得到的电池电流得到soc实际估计值与由扩张状态观测器估计出的系统总扰动估计值相减，得到动态误差信号即soc最终估计值。系统总扰动估计值的具体为：

其中，为系统总扰动估计值，f(·,t)为实测的电池电流和传统安时积分法通过扩张状态观测器估计获得的实际系统动态估计值，f0(·,t)为实测电池电流和soc理论估计值通过扩张状态观测器估计系统动态理论值。

扩张状态观测器为线性或非线性扩张状态观测器，且其为二阶或高阶扩张状态观测器。

以二阶线性扩张状态观测器为例，二阶扩张状态观测器由下式构成：

u，y分别为系统的输入和输出，当估计f(·,t)时，u，y分别为实测电池电流和传统安时积分法根据测量的电池电流得到的soc实际估计值；当估计f0(·,t)时u，y分别为实测电池电流和输入至电池端电流-soc模型中获得的soc理论估计值。

b值由下式计算可得：

其中，qmax是电池最大容量。

β1，β2按照β1＝2ωo，选择参数。通过合理地选择ωo，可使z1逼近y，z2逼近所估计的系统动态f(·,t)或f0(·,t)。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。