1.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法,其特征在于,包括步驟:
(1)離線訓(xùn)練,獲得電池在設(shè)定狀態(tài)下的荷電狀態(tài)SOC值的高斯過(guò)程模型;
(2)在線估計(jì),電池實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下,采集每個(gè)時(shí)刻的端電壓、工作電流和溫度等數(shù)據(jù),根據(jù)離線訓(xùn)練獲得的荷電狀態(tài)SOC高斯過(guò)程模型估計(jì)荷電狀態(tài)SOC值,并計(jì)算估計(jì)的荷電狀態(tài)SOC值的均值和方差值;然后根據(jù)方差值修正估計(jì)的荷電狀態(tài)SOC值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法,其特征在于,所述設(shè)定狀態(tài)為電池倍率或環(huán)境溫度,所述離線估計(jì)步驟包括(1.a)、采集電池在不同倍率、不同環(huán)境溫度下的每一采樣時(shí)刻t的端電壓vt,工作電流it和溫度值ct,并進(jìn)行SOC值估計(jì),得到SOCt,并對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,使得符合高斯分布的所有荷電狀態(tài)SOC值均值為0。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法,其特征在于,所述離線估計(jì)的具體步驟如下:
設(shè)系統(tǒng)的輸入為:
ut=[it;ct]
其中it為t時(shí)刻采樣的電流值,ct為t時(shí)刻采樣的溫度值,ut為t時(shí)刻的輸入向量,由t時(shí)刻的采樣的電流值和溫度值構(gòu)成;
系統(tǒng)的狀態(tài)變量為:
xt=SOCt
其中SOCt為離線估計(jì)時(shí)標(biāo)定的t時(shí)刻的荷電狀態(tài)SOC估計(jì)值,xt表示系統(tǒng)的狀態(tài)變量,就由標(biāo)定的t時(shí)刻的荷電狀態(tài)SOCt構(gòu)成;
系統(tǒng)的觀測(cè)變量為:
yt=vt
其中vt為t時(shí)刻采樣的電池端電壓值,yt即為t時(shí)刻的觀測(cè)變量,由t時(shí)刻采樣的電池端電壓值vt構(gòu)成;
(1.b)根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)SOC動(dòng)態(tài)高斯過(guò)程:
其中收集前k個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)構(gòu)成矩陣:
矩陣的第i行構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)向量
設(shè)k個(gè)時(shí)刻的SOC值服從高斯過(guò)程,即
其中表示均值為0矢量、協(xié)方差矩陣為Kg的高斯分布,協(xié)方差矩陣Kg的每個(gè)元素設(shè)為:
其中表示矩陣的第i行第m列的元素,其參數(shù)θg=(wg1,wg2,wg3,τg0,αg0,αg1,σg0)為待學(xué)習(xí)模型參數(shù),δij為delta算子;選取N段連續(xù)的k個(gè)時(shí)刻數(shù)據(jù),利用最大似然法學(xué)習(xí)模型參數(shù)θg,其目標(biāo)函數(shù)為:
其上標(biāo)n表示第n段數(shù)據(jù),采用梯度法優(yōu)化此目標(biāo)函數(shù)就可以得到模型參數(shù)θg的估計(jì)值;
同理,學(xué)習(xí)觀測(cè)模型的動(dòng)態(tài)高斯過(guò)程:
其中根據(jù)t時(shí)刻的數(shù)據(jù)和前k-1的數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)矩陣:
設(shè)k個(gè)時(shí)刻的端電壓觀測(cè)值服從高斯過(guò)程,即
其中協(xié)方差矩陣Kh的每個(gè)元素設(shè)為:
其中表示矩陣的第i行第m列的元素,矩陣參數(shù)θh=(wh1,wh2,wh3,τh0,αh0,αh1,σh0)為待學(xué)習(xí)模型參數(shù);根據(jù)相應(yīng)的N段連續(xù)的k個(gè)時(shí)刻數(shù)據(jù),利用最大似然法學(xué)習(xí)模型參數(shù)θh,其目標(biāo)函數(shù)為:
同樣采用梯度法優(yōu)化此目標(biāo)函數(shù)就可以得到模型參數(shù)θg的估計(jì)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法,其特征在于,所述在線估計(jì)包括以下步驟:
(2.a)狀態(tài)估計(jì)時(shí)域更新:
首先根據(jù)前一時(shí)刻SOC值的估計(jì)值產(chǎn)生三個(gè)Sigma點(diǎn):
此處的根據(jù)訓(xùn)練好的動(dòng)態(tài)模型高斯過(guò)程參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)測(cè)值:
此處
為根據(jù)構(gòu)成的核第一行;
因此可以得到SOC值在t時(shí)刻的先驗(yàn)估計(jì):
其中
(2.b)方差時(shí)域更新
使用SOC值的先驗(yàn)估計(jì),得到方差的先驗(yàn)估計(jì):
其中
(2.c)根據(jù)訓(xùn)練好的觀測(cè)模型高斯過(guò)程參數(shù)產(chǎn)生Sigma點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出估計(jì)值:
此處
為根據(jù)構(gòu)成的核第一行。其輸出估計(jì)值為:
(2.d)增益估計(jì)
計(jì)算
得到增益值:
(2.e)得到濾波后狀態(tài)變量的估計(jì)值和方差估計(jì)值:
即為t時(shí)刻SOC的估計(jì)值。