电动汽车用锂离子电池SOC估算方法综述
付诗意, 吕桃林, 闵凡奇, 罗伟林, 罗承东, 吴磊, 解晶莹

Review of estimation methods on SOC of lithium-ion batteries in electric vehicles
Shiyi FU, Taolin LYU, Fanqi MIN, Weilin LUO, Chengdong LUO, Lei WU, Jingying XIE
表1 EKFUKFCKF的递推过程
Table 1 Recursive process of EKFUKF and CKF
对非线性系统xk=fxk-1,uk+wkzk=gxk,uk+vk给定初始值x0P0QR

EKF:

计算雅克比矩阵:Ak=?fxk,ukxkxk=x?kCk=?gxk,ukxkxk=x?k

计算状态变量的一部预测及协方差矩阵:x?k-=fx?k-1,ukPk-=AkPk-1AkT+Q

计算卡尔曼增益:Kk=Pk-CkTCkPk-CkT+R-1

计算观测值:z?k=gxk-1,uk

状态和协方差矩阵更新:x?k=x?k-+Kkzk-z?kPk=I-KkCkPk-

UKF:

构造sigma点集与权值,对于n维状态向量,一共有2n+1个sigma点

xk-1i=x?k-1???i=0x?k-1+λ+nPxi???i=1,?,nx?k-1-λ+nPxi???i=n+1,?,2n

ωm0=λλ+nωc0=λλ+n+1-α2+βωmi=ωci=12λ+n???i=1,?,2n

计算sigma数据点集的一步预测值:xk-,i=fxk-1i,uk???i=0,?,2n

计算状态变量的一步预测及协方差矩阵:xk-=i=02nωmixk-,iPk-=i=02nωmixk--xk-,ixk--xk-,iT+Q

计算新sigma点集:Xk-,i=xk-???i=0xk-+λ+nPk-i???i=1,?,nxk--λ+nPk-i???i=n+1,?,2n其中Pi表示矩阵P的第i

利用新sigma点集代入观测方程:z?ki=gXk-,i,uk???i=0,?,2n

计算观测估计值的均值:z?k=i=02nωmiz?ki

计算自相关矩阵:Pzz,k=i=02nωciz?k-z?kiz?k-z?kiT+R

计算互相关矩阵:Pxz,k=i=02nωcixk--Xk-,iz?k-z?kiT

计算卡尔曼增益:Kk=Pxz,kPzz,k-1

状态和协方差矩阵更新:x?k=xk-+Kkzk-z?kPk=Pk--KkPzz,kKkT

CKF:

构造容积点集,对于n维状态向量,一共有m=2n个容积点:xk-1-,i=Sk-1-ξi+x?k-1

其中Sk-1通过对协方差矩阵进行cholesky分解获取,如式:Pk-1=Sk-1Sk-1T

ξi=m210?001?0?00?1-10?00-1?0?00?-1

传播容积点:xk-,i=fxk-1-,i,uk

计算状态一步预测值:xk-=1mi=1mxk-,i

计算状态预测方差矩阵:Pk-=1mi=1mxk-,ixk-,iT-xk-xk-T+Q

计算方差矩阵平方根Sk-Pk-=Sk-Sk-T

构造新容积点集:Xk-1-,i=Sk-ξi+xk-

传播新容积点:zk-,i=hXk-1-,i,uk

计算观测估计值:z?k=1mi=1mzk-,i

计算自相关矩阵:Pzz,k=1mi=1mzk-,izk-,iT-z?kz?kT+R

计算互相关矩阵:Pxz,k=1mi=1mXk-1-,izk-,iT-xk-z?kT

计算卡尔曼增益:Kk=Pxz,kPzz,k--1

状态和协方差矩阵更新:x?k=xk-+Kkzk-z?kPk=Pk--KkPzz,kKkT