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基于安时积分和无迹卡尔曼滤波的锂离子电池SOC估算方法研究

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中国机械工程 2020年第15期31卷 1823-1830页

作者：丁镇涛邓涛李志飞尹燕莉重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆交通大学航空学院重庆400074

基于Thevenin等效模型建立二阶rc等效电路模型,通过混合脉冲动力功率特性测试实验获取电池脉冲放电数据,进行电池等效电路参数辨识。为弥补锂离子电池荷电状态在90%~100%区间时电池模型参数辨识拟合误差而引起其估算误差的缺陷,综合采... 详细信息

基于Thevenin等效模型建立二阶rc等效电路模型,通过混合脉冲动力功率特性测试实验获取电池脉冲放电数据,进行电池等效电路参数辨识。为弥补锂离子电池荷电状态在90%~100%区间时电池模型参数辨识拟合误差而引起其估算误差的缺陷,综合采用安时积分与无迹卡尔曼滤波估算电池荷电状态。使用硬件在环仿真测试平台及环境模拟测试平台进行电池管理系统设计,在不同工况下对电池进行荷电状态估算,结果表明荷电状态估算误差范围为-1.5%~1.0%,该方法估算精度较高,效果理想。

关键词：锂离子电池电池荷电状态估算二阶rc 无迹卡尔曼滤波硬件在环

基于修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波算法的电池荷电状态估算

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汽车工程师 2023年第2期 1-8页

作者：王伯运何耀郑昕昕合肥工业大学合肥230009

为解决扩展卡尔曼滤波(EKF)算法中由非线性变换忽略高阶泰勒项引起的荷电状态(SOC)估算误差和在迭代过程中协方差容易出现病态的问题,采用修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波(MVASOEKF)算法,通过混合脉冲功率特性试验对等效模型内部参数... 详细信息

为解决扩展卡尔曼滤波(EKF)算法中由非线性变换忽略高阶泰勒项引起的荷电状态(SOC)估算误差和在迭代过程中协方差容易出现病态的问题,采用修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波(MVASOEKF)算法,通过混合脉冲功率特性试验对等效模型内部参数进行离线辨识并建立了二阶rc等效电池模型,在MATLAB/Simulink平台上进行SOC估算,结果表明,EKF算法估算平均绝对误差约为2.0%,MVASOEKF算法估算平均绝对误差约为0.5%,与EKF算法相比,MVASOEKF算法虽增加了一定的计算量,但是SOC估计精度明显改善,且收敛性更好。

关键词：二阶rc 等效电池模型参数辨识荷电状态估算修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波

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车载动力电池组全生命周期在线管理与状态估计研究

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车载动力电池组全生命周期在线管理与状态估计研究

作者：费亚龙武汉理工大学

学位级别：硕士

锂离子电池以其能量密度高,循环寿命长等优势成为电动汽车动力源的主导产品。在动力电池的车载全生命周期中,受环境因素、动态工况及内部特性的影响,电池组一致性逐步恶化。为保障电池安全稳定运行,需采用电池管理系统(BMS)对锂离子电... 详细信息

锂离子电池以其能量密度高,循环寿命长等优势成为电动汽车动力源的主导产品。在动力电池的车载全生命周期中,受环境因素、动态工况及内部特性的影响,电池组一致性逐步恶化。为保障电池安全稳定运行,需采用电池管理系统(BMS)对锂离子电池状态进行实时监测与控制,以延长电池的使用寿命。电池管理系统的一个关键技术是电池荷电状态(SOC)估计,精确的状态估计能避免电池过充/过放对电池造成损坏。因此,本文以一款车用磷酸铁锂电池组为研究对象,研究并设计了车载全生命周期电池管理系统,主要研究工作如下:对磷酸铁锂动力电池的基本工作原理及性能指标进行深入分析,并基于实验设备测试磷酸铁锂电池的动态充放电特性;根据传统SOC定义方法的缺陷,通过分析影响动力电池状态估计的相关因素对SOC定义进行修正。精确的SOC估计取决于建立的电池模型,通过分析传统动力电池模型的优缺点,建立能准确反映内部特性的二阶rc等效电路模型。利用在线辨识和离线辨识两种方法对等效电路模型中阻容器件进行参数辨识,结果证明在线辨识方法具有更高的辨识精度。状态估计的主要思想需结合开路电压法对电压参数进行反馈,本文利用多项式拟合对电池开路电压与SOC关系曲线进行拟合;分析无迹卡尔曼滤波(UKF)和粒子滤波(PF)在状态估计中的基本特性,利用优势互补提出具有估计精度高、收敛速度快的无迹粒子滤波算法(UPF),通过MATLAB仿真对比分析验证联合估计算法的优越性,仿真结果证明本文研究的估计算法在动态工况下SOC估计精度在2.5%以内,收敛时间在200s内。为提高电池管理系统的可移植性,满足不同功率等级的设计要求,提出主从分布式拓扑结构。由多个从机实现单体信息采集与均衡管理,一个主机对数据进行分析处理的控制策略。本文完成主控制板、电压/电流采集从控制板、巡检与均衡从控制板的硬件电路设计,并结合本文研究的估计算法实现管理系统软件设计。通过不同工况的实验对比数据,验证了电池管理系统和SOC估计的可行性与准确性。

关键词：磷酸铁锂电池电池管理荷电状态二阶rc 无迹粒子滤波

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一种动力锂电池建模与仿真的新方法

江苏理工学院学报 2018年第4期24卷 1-6页

作者：谈发明李军华江苏理工学院信息中心江苏常州213001

针对动力锂电池模型参数因非线性难以精确辩识的问题,以二阶rc等效模型为研究基础,通过混合脉冲功率测试得到单芯电池实验数据,提出以保形分段三次插值法拟合SOC-OCV曲线,根据充放电电流流向自适应切换电池内阻参数,以及应用非线性最小... 详细信息

针对动力锂电池模型参数因非线性难以精确辩识的问题,以二阶rc等效模型为研究基础,通过混合脉冲功率测试得到单芯电池实验数据,提出以保形分段三次插值法拟合SOC-OCV曲线,根据充放电电流流向自适应切换电池内阻参数,以及应用非线性最小二乘法辩识电池极化参数三种手段提高模型参数辩识精度,辩识结果利用基于物理特性的Sims cape进行建模仿真。实验结果表明:使用该方法电池建模实现简单、精度高以及运算量少,在实验中具有很好的应用推广价值。

关键词：锂电池二阶rc 参数辩识

基于扩展卡尔曼滤波的电动汽车锂电池组SOC估算

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计算机与数字工程 2020年第10期48卷 2321-2326页

作者：杜玉环商世广西安邮电大学电子工程学院西安710121

在锂电池组提供动力的电动汽车中,对锂电池进行准确、可靠的荷电状态估计(State of Charge,SOC)尤为重要。针对传统SOC估算方法存在计算量大、估算不准确等缺点,以Thevenin等效电路模型为基础建立二阶rc网络电池模型,提出一种基于扩展... 详细信息

在锂电池组提供动力的电动汽车中,对锂电池进行准确、可靠的荷电状态估计(State of Charge,SOC)尤为重要。针对传统SOC估算方法存在计算量大、估算不准确等缺点,以Thevenin等效电路模型为基础建立二阶rc网络电池模型,提出一种基于扩展卡尔曼滤波(Estimation Kalman Filter,EKF)算法[1]的电动汽车锂电池组SOC实时估算方法,并对EKF算法进行改进。在Matlab/Simulink软件中建立电池等效电路模型并在脉冲及自定义充放电工况下进行仿真[2]。实验表明改进后的算法误差保持在2%以内,对电动汽车锂电池SOC估计精度有明显提高,满足了对电动汽车锂电池组SOC在线估计需求。

关键词：锂电池组 SOC估算扩展卡尔曼二阶rc 电动汽车

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基于安时积分法和UKF的锂电池SOC估测

新型工业化 2021年第11期11卷 125-128页

作者：刘迪李琳姜晓健西安石油大学电子工程学院陕西西安710065

锂电池荷电状态(SOC)是评估电池的一个重要指标,尤其是在新能源汽车中,锂电池SOC估测指标十分重要,本文提出安时积分法和无极卡尔曼滤波算法(UKF)相结合,采用二阶rc等效电路,采用最小二乘法进行参数辨识,在仿真环境下,采用不同算法并分... 详细信息

锂电池荷电状态(SOC)是评估电池的一个重要指标,尤其是在新能源汽车中,锂电池SOC估测指标十分重要,本文提出安时积分法和无极卡尔曼滤波算法(UKF)相结合,采用二阶rc等效电路,采用最小二乘法进行参数辨识,在仿真环境下,采用不同算法并分析算法误差。实验表明,该算法误差小,精度较高,是一种可以实际应用的算法。

关键词：荷电状态(SOC) 锂电池无迹卡尔曼滤波二阶rc

基于Thevenin改进模型SOC估算的研究

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通信电源技术 2017年第5期34卷 63-66页

作者：谢停停李辉曹一凡方立军谢宇光安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖241000

电池是电动汽车的核心部分,其荷电状态(SOC)的准确估计是比较困难的,所选择的电池等效模型对SOC估算精度影响极大。因此准确估计SOC需要建立合适的等效电池模型。文章首先针对传统的Thevenie模型进行改进为二阶的rc,建模并推导出数学模... 详细信息

电池是电动汽车的核心部分,其荷电状态(SOC)的准确估计是比较困难的,所选择的电池等效模型对SOC估算精度影响极大。因此准确估计SOC需要建立合适的等效电池模型。文章首先针对传统的Thevenie模型进行改进为二阶的rc,建模并推导出数学模型,然后通过最小二乘法理论推导的方法对参数进行辨识。最后基于扩展的卡尔曼滤波算法(EKF)对动力电池的电量进行估计,在Matlab上进行仿真,验证了扩展的EKF对SOC估算的准确性。

关键词：二阶rc Thevenin模型最小二乘法扩展的EKF SOC估算