基于高阶非线性模型的铅酸蓄电池SOC估计

铅酸蓄电池在电动汽车和蓄电池储能系统等领域有着广泛的应用,提高铅酸蓄电池荷电状态(SOC)估算的精度具有重要的意义。本文针对目前SOC估算方法中电池等效模型复杂、相关参数难以确定等问题,提出了一种新型高阶非线性拟合开路电压的SOC估计方法,通过拟合恒流充放电工况下的开路电压(OCV)–SOC曲线,建立适用于变电流充放电工况下的铅酸蓄电池模型,并结合扩展卡尔曼滤波算法(EKF)对电池的SOC进行估算。仿真和实验结果表明该方法能够实现铅酸蓄电池的高精度SOC估算。     

典型蓄电池的建模与荷电状态估算的对比研究

研究不同蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)的变化特征有助于在实际应用过程中对蓄电池类型进行选择。基于铅酸电池、磷酸铁锂电池、全钒液流电池3种典型蓄电池模型,采用电池容量修正过的改进安时计量法和改进安时-卡尔曼预测法(Ah-Kal法),对各电池在不同充放电模式下,用MATLAB软件编程得到两种估算方法下的SOC变化曲线。通过SOC对比曲线可以发现铅酸电池的自放电较严重,循环寿命短;磷酸铁锂电池可迅速提供大功率;而全钒液流电池适合作为长期大容量储能支持。同时,改进安时计量法和Ah-Kal的估算结果基本相同,验证了Ah-Kal法的正确性。     

具有在线修正功能的镍氢电池SOC估算方法

介绍了电动汽车用镍氢电池荷电状态(SOC)的常用估算方法。针对安时积分法结合开路电压法估算蓄电池SOC时累积误差偏大的问题，测试了镍氢电池充放电特性曲线，并对曲线进行多项式拟合，提出了根据电池不同工况进行条件判断，对估算值进行在线修正的估算方法。实践证明，本文所述估算方法能明显地减小累积误差，更好地满足电池SOC的估算要求。     

混合动力汽车动力电池SOC估算方法的研究

为了准确预测混合动力汽车(HEV)动力电池的SOC,将安时法、开路电压法和卡尔曼滤波算法结合起来,并考虑温度、滞环效应等因素对SOC的影响,提出了新的SOC估算方法。通过建立电池的二阶动态RC模型并且采用双无味卡尔曼滤波(DUKF)的方法估算电池模型的状态和参数,使电池的SOC估算达到更高的精度。通过蓄电池的放电实验初步确定电池的模型参数以及电池的开路电压(OCV)与SOC的关系曲线,并且采用matlab仿真验证了DUKF方法对SOC估算的准确性。     

基于开路电压法的磷酸铁锂电池SOC估算研究

为了提高磷酸铁锂电池的安全性和使用寿命,需要对电池中最重要的参数——荷电状态(state of charge, SOC)进行有效的估算。因此,对电池SOC的估算方法进行研究,通过一种精简的开路电压法可以快速并相对准确地估算磷酸铁锂电池的SOC,相关充放电实验确定了开路电压与电池SOC的对应关系,并分别选用静置前后的开路电压对电池的SOC进行估算。结果表明在磷酸铁锂电池出色的性能基础上,这种简单快捷的开路电压法可以精确地估算其电池的SOC。     

蓄电池荷电状态预测的改进新算法

对蓄电池的荷电状态（state of charge,SOC）进行预测是蓄电池能量管理的前提。考虑蓄电池充放电电流、内部工作温度和充放电循环次数等因素的影响,结合卡尔曼滤波,提出了蓄电池SOC预测的改进能量-卡尔曼滤波算法。在蓄电池三阶动态模型的基础上,详细阐述了算法的计算步骤,并与传统的SOC预测方法进行了对比研究。仿真结果表明,改进的能量-卡尔曼预测算法可以有效跟踪蓄电池SOC的变化,其精度优于传统的预测方法。     

基于Buck-Boost电路的能量转移型均衡方案

提出了一种基于Buck-Boost电路的新型均衡电路,实现了锂离子串联电池组充放电均衡。根据均衡能量流向,采取两种不同的均衡策略:电池组放电时,均衡能量由电池组向组内荷电状态(state of charge,SOC)较低的单体电池转移;电池组充电时,均衡能量由电池组中SOC较高的单体电池向电池组转移。以单体电池开路电压在线估计为基础,运用开路电压法估算SOC,选取SOC值在一定阈值范围之外的单体电池作为均衡对象,对6节串联的磷酸铁锂电池进行了充放电均衡实验。实验结果表明,该方案可以有效减小单体电池间的不一致性,提升电池组的整体性,同时提高了电池组充放电容量。     

基于聚类算法的蓄电池SOC模糊预测

为了实现对蓄电池的准确在线估算,研究了利用蓄电池电动势、内阻与荷电状态(state of charge,SOC)之间的关系,设计了基于模糊C-均值聚类的模糊控制器。该控制器将模糊C-均值聚类方法与模糊控制系统有机结合,能有效地进行数据划分和构建模糊控制规则。实验表明,该方法将SOC预估误差控制在3%之内,很好地反映了铅酸蓄电池的能量状态。与现有的模糊预测控制器相比,准确度更高,具有一定的实用性。     

基于UKF的动力电池SOC估算算法研究

动力电池荷电状态(SOC)在线估算对于混合电动汽车蓄电池管理系统有着举足轻重的意义。针对动力电池SOC估算算法中应用广泛的扩展卡尔曼滤波法(EKF)在非线性系统应用时存在的精度损失问题,采用无迹卡尔曼滤波法(UKF)以提高估算精度。研究了一种改进的电动势(EMF)电池等效模型,讨论了该模型的参数和空间状态方程,并将UKF应用于该模型估算SOC。由实验分析可知,对比采用开路电压法得出的SOC真实值,UKF结合EMF电池等效模型在估算算法中有较高的精度,其估算误差小于5%,且SOC估计结果明显优于EKF,具有较高的实用价值。     

汽车用铅酸蓄电池SOC预测研究

电池的开路电压与电池荷电状态(SOC)存在密切的关系,然而大量研究表明,当电池在恒定电流下充放电时,端电压与SOC的变化规律近似于开路电压与SOC的变化规律。但对于汽车用蓄电池来说,并没有文献明确地给出蓄电池在充放电电流变化状态下其端电压与SOC的对应关系表达式。通过对电动汽车用蓄电池进行充放电实验,利用Matlab对实验数据进行曲线拟合处理,得到变化工作电流下的蓄电池SOC与其端电压的数学关系,提出了蓄电池SOC估计的修正经验公式,为电动汽车续航里程的准确估计提供了新方法。     

磷酸铁锂电池倍率容量特性建模及荷电状态估算

针对磷酸铁锂蓄电池,首先采用解析型动力学电池模型(KBM)对电池的倍率容量特性进行描述,进而推导出双井荷电状态(SOC)的数学表达式;为建立SOC与电池电压的联系,进一步将KBM与电动势模型相结合形成综合模型;最后,基于该综合模型及非线性滤波算法实现SOC估算。实验结果表明,该模型可以体现锂电池的倍率容量特性及可用容量恢复特性,双井SOC估算结果可更全面地体现锂电池的SOC;此外,这种基于非线性滤波的SOC估算策略还具备初始误差自校正能力。     

基于卡尔曼滤波修正算法的电池SOC估算

电池荷电状态(SOC)的估算是电池管理系统的核心内容,SOC估算准确与否,将直接影响到电池管理系统的决策和控制。在结合开路电压法、安时法的基础上,充分利用扩展卡尔曼滤波法的修正功能,综合考虑电池充放电倍率、温度和充放电循环次数等因素对SOC估算的影响,提出了卡尔曼滤波修正算法,并将其应用在插电式混合动力汽车电池管理系统中。研究结果表明,卡尔曼滤波修正算法有效地解决了传统安时法无法估计SOC初值和误差累积,以及开路电压法需要电池静置无法做到在线估算SOC等问题,获得了更高的估算精度,为电池管理系统提供一种实用的SOC估算方案。     

磷酸铁锂电池荷电状态估算方法研究

电池的荷电状态(SOC)是电池管理系统要实现的重要功能之一。精确估算电池的荷电状态能为提高电池利用率和延长电池寿命起到重要作用。分析温度、放电倍率、充放电循环次数等因素对电池容量的影响,结合磷酸铁锂电池本身的特性,提出一种改进的安时计量法与开路电压法相结合的估算方法对SOC进行在线估算。应用到自平衡两轮车上,实验测试结果显示此方法能够实时、准确地估算电池SOC。     

动力电池SOC估算的模糊最小二乘支持向量机法

提出了应用模糊最小二乘支持向量机的方法对电池组的剩余电量(SOC)进行估算.为了与实际情况相一致,采用了prius车型在10-15典型工况下采集的电池在变电流充放电状态下的数据,以电池的工作电压、电流及温度为输入,电池SOC为输出建立了估算模型,使估算的最大误差小于1％,估算精度高,为一种有效的改进SOC实时估算的方法,此方法尤其适用于电动汽车变电流充放电状态.     

动力锂离子电池稳态特性参数Map建模与仿真

提出并实现了一种车用动力锂离子电池稳态特性参数的数学模型,该模型针对混合动力车用8Ah锂离子电池,选取对电池SOC有重要影响的性能参数(电压、电流、温度等),设计相关实验(主要是倍率充放电实验和开路电压SOC关系实验);应用实验数据,通过插值、拟合等方法补充实验缺省数据,建立电池稳态特性参数Map图,用以估算电池的SOC,对建立的Map用实际工况曲线进行仿真。仿真结果表明,应用建立的Map图,对电池稳态SOC查询估算的精度可以达到4%以内。     

融合算法在蓄电池SOC估算中的研究综述

蓄电池的荷电状态(SOC)是电池管理系统中的重要参数之一,准确估算电池SOC对生产运行具有重要意义。首先,阐释了SOC的定义;其次,分析了传统单一SOC估算法的不足;然后,论述了近几年蓄电池SOC融合估算方法如神经网络、卡尔曼滤波法和综合法的研究进展,并分析了各种方法存在的优缺点;最后,给出总结与展望。提出充分利用数据挖掘和深度学习技术,将BMS记录的历史数据用于蓄电池SOC的估算,有助于提高计算精度和应用范围。     

基于扰动观测器的锂电池荷电状态估算方法

基于电池模型的荷电状态(SOC)估算方法,模型参数的误差会直接影响估算结果.根据扰动观测器原理,建立了锂电池电压扰动观测器模型,与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法相结合,设计了具有电池电压扰动补偿功能的锂电池SOC估算方法.由电压扰动观测器得到的补偿电压变量,可实时修正数学模型中的电池状态变量偏差对SOC估算的影响.仿真结果表明当电池数学模型存在滞后电压等动态响应误差时,该方法在充放电过程中SOC估算精度要优于常规EKF估算方法.     

基于改进EKF的飞机蓄电池在线SOC估计方法

蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)是电池管理系统最为重要的参数之一,由于飞机蓄电池工作环境恶劣复杂,具有较强的非线性,给蓄电池的在线 SOC估计带来较大的困难。以提高复杂应力条件下飞机蓄电池在线 SOC估计精度为目的,采用性能测试实验对蓄电池性能参数的温度、放电率特性进行研究,并提出递推最小二乘法与扩展卡尔曼滤波算法结合的改进 EKF方法,实现蓄电池等效电路模型参数的在线辨识以及蓄电池在线 SOC 的估计。上述方法通过物理实验进行了验证,实验结果表明,改进后 EKF方法的 SOC 估计误差小于0.5%,估计精度获得明显提高。     

基于LabVIEW的动力电池SOC实时估算系统研发

在电动汽车能量管理控制策略和电池管理系统研究中,电池荷电状态(State of charge,SOC)的准确估算一直是重点和难点。基于磷酸铁锂动力电池的工作原理和充放电特性试验,利用MATLAB软件拟合获得不同放电电流下的库仑效率和开路电压与SOC的关系。并采用虚拟仪器LabVIEW与相关硬件,实时采集动力电池相关数据,将SOC估算的安时法与开路电压法相结合,实现了对动力电池SOC的实时估算与高精度显示,提高了电池SOC研发系统的实用性与准确性。     

一种基于模糊逻辑的蓄电池荷电状态的测算方法

为了充分利用电动车上每一节动力电池的能量,要求对蓄电池进行合理的管理。准确和可靠地获得电池荷电状态SOC是电池管理系统中最基本和最首要的任务。因为SOC值的大小直接反映了电池所处的状态,由此可限定电池的最大放电电流和预测发电系统的续航能力。介绍了在线剩余电量预测方法的实现,主要包括光伏系统下蓄电池充放电特性的研究以及模糊推理算法的引入,并完成最终嵌入式算法的移植和实验验证。