基于改进EKF算法的动力锂电池SOC估算技术研究

荷电状态(SOC)准确估算对于锂电池安全使用至关重要。通过对中航锂电LFP50AH三元锂电池进行混合动力脉冲能力特性(HPPC)试验,根据最小二乘原理在MATLAB对试验数据拟合进行参数辨识,建立二阶等效电路模型。在扩展卡尔曼基础上利用平方根分解状态变量协方差矩阵保证其非负定,形成改进扩展卡尔曼滤波(EKF)算法对锂电池进行SOC估算,防止因为计算机字长有限而引起的滤波发散。模拟北京公交动态测试(BBDST)工况对电池进行测试,以验证算法估算效果。在MATLAB/Simulink建立仿真模型。仿真结果表明,BBDST工况下初始误差为25%时,运行10 s后误差低于10%,80 s最大误差低于2%,平均误差0.45%。基于二阶等效模型运用改进扩展卡尔曼算法的SOC估算能很好地修正初值误差,对动力锂电池SOC估算效果良好,为动力锂电池的可靠使用提供了理论依据。     

在线参数辨识和扩展卡尔曼算法的锂离子电池SOC估算研究

荷电状态(SOC)的准确估计对锂离子电池的在线实时监测和安全控制具有重要意义。以中航锂电池为研究对象,选择二阶阻容(RC)模型对电池工作特性进行表征,并结合多种工况情形对锂离子电池进行研究分析。考虑到参数辨识的初值对在线辨识修正效果的影响,搭建仿真模型与电池脉冲工况特性比较验证,仿真误差在0.05 V以内。在此基础上,构建含有遗忘因子的递推最小二乘法(FFRLS)的在线参数辨识系统,对电池动态应力测试工况(DST)进行仿真预测,相对误差在1.50%以内。针对离线参数辨识的不足,采用在线参数辨识结合扩展卡尔曼(EKF)算法对工况下电池SOC进行估计。试验结果表明,在线参数辨识下,EKF算法能够有效表征系统SOC估算,相对误差精度在0.3%以内。     

基于无迹卡尔曼滤波估算电池SOC

为了实现在线估计汽车动力电池的荷电状态（SOC）,提出了结合神经网络的无迹卡尔曼滤波算法。以Thevenin电路为等效电路模型,建立了状态空间表达式,采用最小二乘算法对模型参数进行辨识。在此基础上,利用神经网络算法拟合电池的荷电状态与模型各个参数之间的函数关系,经过多次实验,确定了神经网络算法的收敛曲线,此方法比传统的曲线拟合精度高。介绍了扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波的原理,并设计了等效电路模型验证实验、电池的SOC测试实验和算法的收敛性实验。实验结果表明,在不同的工况环境下,该方法估计SOC具有可在线估算、估算精度高和环境适应度高等优点,最大误差小于4%。最后验证了结合神经网络的无迹卡尔曼滤波的算法具有较好的收敛性和鲁棒性,可以有效解决初值估算不准确和累计误差的问题。     

改进无迹粒子滤波的电动汽车锂电池SOC估算

针对粒子滤波对电动汽车锂电池荷电状态(SOC)估算误差大的问题,在建立二阶RC等效电路模型并利用脉冲放电实现电池参数辨识的基础上,采用了改进的无迹粒子滤波(IUPF)算法.该算法利用无迹卡尔曼在粒子滤波中生成重要的概率密度函数,然后在重采样阶段通过设置粒子阈值选择最优粒子,并用正则化粒子滤波改善了粒子退化问题.分别在恒...     

动力锂电池SOC估计仿真研究

针对传统的无迹卡尔曼滤波算法(UKF)估计动力锂电池荷电状态(SOC)时,由于滤波迭代过程中系统噪声不确定,可能导致估计结果精度欠佳的问题,提出一种改进的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)动态地估计锂离子电池的SOC.算法以UKF算法为基础,引入改进的Sage-Husa自适应滤波算法,利用观测数据进行滤波递推的同时,实时更新系统噪声的统计特性.以等效电路模型为基础,采用递推最小二乘法辨识模型参数,应用AUKF算法对电池SOC进行估算,并从实际工况进行仿真验证分析.仿真结果表明,上述算法有效的提高了估计精度,误差稳定性较高.     

自适应卡尔曼对储能锂电池充放电状态的估算

为了提高对工作状态中动力锂电池组的锂电池荷电状态(SOC)估计,精准的电池模型能够有效地估计SOC值,即提出了非线性模型来描述锂电池的外部特性。自适应性卡尔曼滤波算法有效减小了卡尔曼滤波因为电池模型参数不准确而造成的误差。该算法使系统状态初始化,对下一时刻的不确定性的状态和误差协方差矩阵进行时间更新,计算卡尔曼增益并记录系统观测值,从而有效地修正当前锂电池的SOC估计值、提高滤波精度、降低噪声带来的影响。同时,迭代算法不断用变量的旧值递推新值的过程能够有效地计算卡尔曼增益,不断更新蓄电池工作的SOC而达到更好的收敛效果。根据试验的对比分析,可以得到自适应卡尔曼滤波法(AKF)在电池的SOC值估计上具有更高的精度。算法估计初期能更快收敛,能迅速减小估计误差,并将其计算值和估计值收敛到0.03%,从而有效地延长纯电动汽车的中蓄电池使用时长。     

基于无迹卡尔曼滤波单液流锌镍电池SOC估计

针对单液流锌镍电池荷电状态估计(SOC)还未较有为完善的解决方案,提出一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)算法的单液流锌镍电池SOC估计.对单液流锌镍电池工作原理进行介绍,建立单液流锌镍电池二阶等效电路模型,并对电池内部参数进行辨识,通过利用扩展卡尔曼滤波算法(EKF)和无轨迹卡尔曼滤波算法(UKF)分别对单液流锌镍电池的SOC估计,经过仿真分析两种算法的误差,进一步说明无迹卡尔曼滤波算法有较高的精确度,估计误差在2％以内,能够满足单液流锌镍电池荷电状态估计要求.     

基于扩展卡尔曼神经网络算法估计电池SOC

针对汽车锂电池的荷电状态(SOC)的问题,基于Thevenin电路为等效电路并且应用扩展卡尔曼算法(EKF)结合神经网络算法进行估计。在进行卡尔曼滤波算法估算过程中,需要用到实时的估算模型参数值(最新值),即在不同的SOC下模型的参数不同。传统做法是把SOC与各个参数的关系进行普通的拟合,这种方法在拟合过程中存在较大误差。为了解决这个问题,利用神经网络拟合各个电路模型参数与SOC关系曲线。试验结果表明,与单纯的扩展卡尔曼算法相比,该方法能够准确估计电池剩余电量,误差小于3%。     

基于电路等效和UKF-EKF的锂电池SOC估算方法研究

锂电池以成组形式被广泛使用,但在生产与使用中单体不一致现象会严重影响电池的使用效率、寿命以及安全性。因此,对动力锂电池荷电状态(SOC)进行实时准确估算,保证电池的及时均衡尤为重要。针对动力电池估算所存在的等效模型模拟电池充放电过程中的真实性低、常用算法精度损失等问题,采用二阶Thevenin等效电路模型,通过递推最小二乘法进行电池模型的参数辨识。对比扩展卡尔曼滤波(EKF)算法与无迹卡尔曼滤波(UKF)算法的优、缺点,提出了一种结合EKF和UKF两种算法优势的联合在线SOC估计策略。将估计的SOC结果和试验测量结果进行比较,并通过试验与仿真验证该方法的精度。试验结果表明,该方法能够有效实现SOC的在线估算,其估计精度在5%内,为电池管理系统的搭建与锂电池组的均衡提供了判断依据。     

基于MSUKF的锂离子电池SOC估算研究

快速、准确地估算锂离子电池的荷电状态(SOC)是电池管理系统的关键技术之一，有利于延长电池使用寿命并提高使用的安全性。以三元锂电池为研究对象，采用二阶阻容(RC)等效电路模型构建锂离子电池模型，通过递推最小二乘法(RLS)对等效模型参数进行在线辨识，并结合多新息无迹卡尔曼滤波(MSUKF),形成RLS-MSUKF算法，以实现锂离子电池SOC估算。采用多时刻的新息信息对估算值进行校正，以减少误差积累、增强算法的收敛性及提高锂离子电池SOC估算的精度，并在混合脉冲功率特性(HPPC)测试工况下对锂离子电池进行SOC估算。试验结果表明，HPPC工况下的SOC误差稳定控制在0.78%以内，验证了改进算法的良好性能。该算法为优化锂离子电池SOC估算提供了依据，对锂离子电池SOC估算研究具有启发意义。     

基于改进PNGV建模的锂电池SOC估算研究

锂电池通常以成组的方式使用,以满足大功率范围的需要。因此,需要电池管理系统(BMS)进行实时状态监控和安全控制,以确保使用过程中的安全性、动力性和耐久性。有效的等效建模和精确的荷电状态估计是电池管理系统中的关键技术。为了更好地对电池组的状态进行监控,在对三元动力锂电池进行大量试验研究的基础上,对传统的新一代汽车合作伙伴(PNGV)等效电路模型进行了改进,并在Matlab/Simulink下进行仿真。模型模拟值与实际端电压的偏差小于0.06 V,模型精度可达98%以上。在试验研究和电池精确建模的基础上,采用扩展卡尔曼滤波算法进行荷电状态(SOC)估算,其准确率可达96%以上。当初始荷电状态值偏离时,实际荷电状态值可以在50 s内快速恢复跟踪,实现锂电池荷电状态的准确估计。该方法为多状态变量模型的荷电状态估算提供了可靠依据。     

基于Thevenin模型和UKF的锂电池SOC估算方法研究

为解决在多种工况下锂电池实时估算困难、估算精度不高等问题,以三元锂电池为研究对象,建立Thevenin模型,对电池的工作特性进行表征。综合多种工况对锂电池工作特性进行研究分析,避免了依据电池内部复杂结构建立等效模型的困难。考虑到估算初期荷电状态(SOC)准确性对于后期估算的重要性,首先用开路电压法标定初值,然后运用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法进行估算跟踪。UKF算法基于无迹变换,没有忽略高阶项,对于非线性分布具有较高的计算精度。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型并结合多种工况数据进行分析。试验结果表明,Thevenin模型能够较好地对锂电池SOC进行估算,收敛速度快、跟踪效果好且能将估算误差控制在0.8%以内,验证了UKF在对锂电池进行SOC估算时具有较高的精度。     

基于MIMO模糊控制的锂离子电池参数自适应等效电路模型及SOC估计

针对锂电池等效电路模型无法在荷电状态(SOC)全区间精确反映锂电池内部真实状态的问题,提出了基于多输入多输出(MIMO)模糊控制的参数自适应等效电路模型.该等效电路模型以新一代汽车伙伴关系(PNGV)模型为自适应原型,根据锂离子电池和PNGV模型的外特性参数差异,由MIMO模糊调节器动态实时修正模型参数,达到精确建模、反映电池内部真实状态的目的.实验验证了自适应参数对模型精度和自适应性能的影响及模型在变工况下的模拟效果.通过对比锂电池参数自适应模型和静态参数PNGV模型的扩展卡尔曼滤波算法估计SOC的误差,验证了参数自适应模型的有效性.     

无人机锂电池电路等效和荷电状态智能计算估计

锂电池电池管理的核心是电池荷电状态(SOC)的实时准确估算。为精确实时估算SOC值,以无人机(UAV)锂电池为研究对象,建立戴维南等效电路模型,对电池进行试验测量、研究分析。首先,运用开路电压法标定锂电池的估算初值,在卡尔曼滤波算法的基础上进一步改良优化得到扩展卡尔曼滤波(EKF)算法。然后,将该算法运用到SOC估算中,即可在较短时间内高精度的估算出无人机锂电池的实时SOC值。在MATLAB/Simulink中搭建对应电池模型输入算法进行运行,并对得到的结果与实际数据进行比较、论证。试验表明,基于戴维南模型的EKF算法能很好地对无人机锂电池SOC进行估算,收敛效果好而且估算精度高于98.5%。扩展卡尔曼算法可以很准确地估算出无人机锂电池的实时SOC值。     

基于容积卡尔曼滤波算法估计动力锂电池荷电状态

动力锂电池荷电状态的准确估计是电池管理系统的关键功能之一。该文结合二阶电阻-电容等效电路模型,通过建立状态空间表达式,利用最小二乘法对等效电路模型各参数进行辨识,并通过多项式拟合方法获得了开路电压与剩余电荷的关系曲线,进而基于容积卡尔曼滤波方法对锂电池荷电状态进行建模,建立了基于数字信号处理器的充放电实验平台,实现了锂电池放电时荷电状态的实时估算。实验结果表明,该方法能够实现实时在线估算,且最大误差小于 2%,具有良好的估算精度。     

基于无迹H∞滤波的锂电池SOC估计研究

新能源汽车中锂电池的荷电状态(SOC)估计是电池管理系统的关键技术,对其准确估算有重要意义.所提的算法参考无迹卡尔曼滤波(UKF),将无迹变换(UT)融入到扩展H∞滤波中,用以估计锂电池系统状态均值和协方差,避免线性误差累积、增加算法的数值稳定性.在仿真实验中,在不同动态工况下分析了该算法的估计误差,证明算法在面对噪声干扰时具有较好的鲁棒性和准确性,是一种有效可行的算法.     

基于动态遗忘因子最小二乘与EKF的电池SOC估计

电池荷电状态SOC（State Of Charge）作为电池管理系统中尤为重要的一部分,其准确估计成为锂离子电池研究的重点。为了提高动态工况下的SOC估计精度,对锂离子电池等效模型进行分析,基于AIC（赤池信息）准则确定二阶RC电路为等效电路模型,使用递推最小二乘算法对模型参数进行在线辨识,为提高辨识精度,提出了改进带动态遗忘因子递推最小二乘算法,对算法加入遗忘因子,通过电压结果误差实时动态调整算法遗忘因子取值。将递推最小二乘算法和含动态遗忘因子最小二乘算法分别与扩展卡尔曼滤波（EKF）算法进行SOC联合估计,并对比其预测效果,结果表明含有动态遗忘因子最小二乘与EKF联合估计模型具有更高的精度和鲁棒性。     

基于双指数拟合的电池PNGV模型改进方法研究

为了准确估算动力锂离子电池的荷电状态(SOC),创新性地将双指数拟合的方法运用到参数辨识中,并设计了一种新型验证模型。首先,对新一代汽车协商会(PNGV)等效电路模型进行改进,利用改进PNGV模型来模拟电池的动静态工作特性;然后,利用混合动力脉冲能力特性(HPPC)试验数据对电池在改进PNGV模型下的动态参数进行辨识,并取SOC值为0.4时的状态,对参数辨识过程中单指数拟合与双指数拟合的误差作对比分析;最后,在Matlab/Simulink环境下,建立了一种新型的锂离子电池仿真模型,并利用该仿真模型对参数辨识的结果进行仿真分析与验证。验证结果表明,在温度固定和SOC已知的情况下,改进型PNGV模型的端电压仿真值与试验值最大误差不超过0.9%,模型精度较高。该试验可为锂离子电池内部状态变量的准确估算提供理论依据。     

基于Thevinin的锂离子动力电池建模实验研究

为了准确估算锂电池的荷电状态(SOC),对其等效电路模型进行了研究。通过充放电实验研究锂电池的电特性,利用充放电电压、电流数据辨识其欧姆内阻、极化内阻和极化电容参数,建立了较为精确的锂电池Thevenin模型。建立实验用磷酸铁锂电池的离散状态空间模型,在Matlab/Simulink环境下建立了该电池的仿真模型,并设计了放电实验。实验证明,建立的锂电池模型仿真数据与实测数据误差小于0.1 V,且随着充放电的进行误差逐渐减小,较好的跟随电池电压的变化,模型精度较高。     

车用锂离子电池SOC估算研究

电池荷电状态(SOC)作为电池管理系统(BMS)后续控制、管理、诊断中的基本参数之一,其实时精确的估算对于BMS的可靠性与准确性有着重要的影响。在SOC估算算法中,卡尔曼滤波算法凭借着估算精度高、实用性好等优点被广泛应用。卡尔曼滤波算法估算SOC主要包括3个步骤。首先介绍了电池模型,对于常用的电等效电路模型进行了详细的分析,包括Rint模型、Randles模型、nRC模型。接着,讲解了电池模型与卡尔曼滤波算法结合的2个步骤,即状态空间方程的离散化及参数辨识。然后,重点探讨和比较了几种卡尔曼算法的基本原理以及应用的不同,主要包括扩展卡尔曼滤波算法、无迹卡尔曼滤波算法和立方卡尔曼滤波算法。最后,通过对卡尔曼滤波算法在车用锂离子电池SOC估算中应用的分析,总结出了可以进一步提高SOC估算精度以及实用性的建议。