基于PNGV模型和高斯-厄米特滤波的SOC估算研究

为解决锂离子电池荷电状态(SOC)估算精度不高和初值鲁棒性差的问题,提出了一种基于新一代汽车伙伴计划(PNGV)等效电路模型和高斯-厄米特滤波(GHF)算法的锂离子电池SOC估算方法。首先,建立PNGV模型来模拟电池的动静态工作特性,列出该等效电路模型的状态空间方程;然后,利用混合动力脉冲能力特性测试试验,对模型中的动态参数进行辨识,并通过电流激励下的电压响应对比验证了模型及参数的有效性;最后,结合GHF算法得出了算法的系数矩阵和递推过程。在Matlab/Simulink平台上,对该SOC估算方法的估算效果进行了仿真分析与验证。结果表明,无论是在恒流、周期恒定电流和周期变电流工况下,还是在城市道路循环(UDDS)变电流工况下,SOC都能实时跟踪真实值的变化。同时,该算法对初值有较好的鲁棒性。在初始SOC为0.8的情况下,SOC估算最大误差不超过3.7%,具有较高的精度。该算法为锂离子电池SOC的估算提供了一种新的思路。     

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。     

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。     

基于Simulink的锂电池建模仿真

针对锂离子电池SOC(荷电状态)难以估算的问题,通过对电池建立等效的Thevenin电路模型,对不同时刻的SOC的模型参数进行拟合得到动态的模型参数,在Matlab中借助Simulink建立仿真模型,采用模块化结构,建立基于卡尔曼滤波算法的电池SOC估算系统;利用测得的电池电压电流,仿真系统可直接估算出实时的电池SOC,与实际的电池SOC对比,误差保持在2.5%以内,表明该方法可以有效地估计电池的SOC,对于锂离子电池在实际应用的容量估算有着重要意义。     

基于双卡尔曼滤波的电池SOC估算

为有效解决储能电池中剩余电量的管理问题,提出基于双卡尔曼滤波的电池荷电状态(state of charge,SOC)估算研究方法.分析二阶戴维南电池等效模型,获得其状态空间方程和输出方程,利用泰勒公式对其进行线性化处理,对比分析锂离子电池的离线参数辨识和在线参数辨识结果,结合协同滤波算法进一步提升卡尔曼滤波算法的辨识精度.在M at-lab环境下编写基于双卡尔曼滤波算法的SOC估算以及验证程序,在算法初值准确和有误差两种情况下进行验证,并与其它算法进行比较,验证了双卡尔曼滤波算法精度高,收敛性好.     

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.     

锂离子电池特性建模与SOC估算算法的研究

锂离子电池管理系统设计及荷电状态(SOC)估算依赖于电池等效电路模型的建立,在几种常见的动力锂离子电池等效电路模型分析与比较的基础上,通过对动力锂离子电池进行多种特性实验,分析了锂离子电池的动态特性,提出了二阶RC等效电路模型,并验证了模型的准确性。在电路模型基础上运用扩展卡尔曼滤波算法搭建了MATLAB/Siumlink平台上的仿真模型,通过仿真和实验结果的对比,验证该模型具有较高的估算精度,可用于锂离子电池SOC的实时估算。     

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.     

结合Thevenin和PNGV模型的电池等效电路建模改进

为了对电池管理系统(BMS)中极为重要的一个参数——电池荷电状态(SOC)进行准确估算,选择更加精确并适合锂电池的等效电路模型,对比和分析了Thevenin模型和改进型PNGV模型在模拟锂电池的动静态工作特征方面的精度和具体误差产生原因,并提出了进一步改进的方向和建议.首先,对锂电池进行混合脉冲功率特性(HPPC)试验...     

基于EKF算法的锂电池SOC估算策略

在电池管理系统中,电池荷电状态(SOC)的准确估算具有重要的地位,其重要性不仅在于可以向使用者提示电池的剩余电量,更在于它是电池充放电管理和均衡控制管理的基础。而SOC受许多因素的影响,如温度以及电流的大小、方向等,它的准确预测也较困难。提出了一种用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法估计锂电池SOC的方法,建立电池仿真模型,通过混合动力脉冲能力特性(HPPC)试验进行了参数辨识。在恒流放电下模型的SOC估算误差约2.1%,说明该模型有效且易于应用。     

基于Hermite插值的锂电池参数辨识方法研究

针对传统最小二乘法建模时拟合的各个参数在测试点的准确数据不能全部落在拟合曲线上的问题,提出利用Hermite插值法建立等效电路模型,并拟合各模型参数曲线,建立三元锂电池等效戴维南模型(Thevenin)。基于三元锂电池复合脉冲功率试验(HPPC)数据,使用Matlab中的lsqcurvefit函数辨识出模型的四个参数,并在Simulink模块验证所建模型的有效性。对电池进行动态工况放电试验。试验结果表明,利用Hermite插值法建立的Thevenin模型具有非常高的精度。仿真验证表明,端电压最大误差为0.07 V,用于荷电状态(SOC)估算时的最大误差低于2%。     

基于改进EKF算法的锂电池SOC预估研究

电池荷电状态(SOC)是描述电池性能的重要指标之一。针对磷酸铁锂电池(LiFePQ_4)的特性,选用了能够较真实地反应电池内部状态的PNGV电路模型,提出了改进模型的方法。采用扩展卡尔曼滤波算法(EKF),说明了扩展卡尔曼滤波估算荷电状态的原理并将内阻R_0看作状态变量进行同时预估更新,改进形成新的卡尔曼滤波算法。在仿真时对充电电流加入了噪声模拟实测数据。结果表明,该方法能够适应电池特性的动态变化,保证较高的SOC估算精度,减小误差,提高实用性。     

纯电动汽车用磷酸铁锂电池工作特性分析与表征

磷酸铁锂电池作为锂离子电池之一,因原材料磷、铁存在于地球的资源含量丰富,并且在高温与高热环境下的稳定性高等优势,在纯电动汽车中有着广泛的应用。为准确估算磷酸铁锂电池的荷电状态(SOC),以容量为10 Ah的磷酸铁锂电池作为对象进行了研究,控制温度在25℃下,通过标准充电与放电试验、不同倍率的充放电试验和OCV-SOC非线性曲线辨识试验分析其工作特性。根据电池内部的极化反应、OCV-SOC相对稳定性,建立戴维南等效模型。通过HPPC测试试验对其实现参数辨识,得出欧姆内阻均值R_0为20.68 mΩ,极化内阻均值R_P为1.36 mΩ,极化电容均值C_P为47 747.9 F。通过试验得到其电压、电阻工作特性,且模型参数可为锂离子电池的荷电状态准确估算提供理论依据,为纯电动汽车用磷酸铁锂电池今后建模仿真、SOC的准确估算和电池管理系统设计提供了可行性方案。     

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。     

基于免疫遗传算法的动力电池SOC估计研究

锂离子动力电池SOC（电池荷电状态）难以直接测量且由于高度非线性所导致估计误差较大。为了减少动力电池SOC估计误差,提高估算精度。在分析了锂离子动力电池电压、温度、电流和放电电量对电池SOC影响后,提出一种新颖的免疫遗传算法（Immune Genetic Algorithm,IGA）和BP神经网络相结合的锂离子动力电池SOC值联合估计方法,该方法首次使用在锂离子动力电池SOC值估计中,采用新颖的免疫遗传算法通过对BP神经网络进行参数寻优,优化网络结构模型,增强神经网络自适应学习效率。通过仿真和动力电池实际工况下实验,结果表明使用新颖的联合估计算法提高了网络的运行效率和电池SOC值估计精度,估计均方根误差控制在2%以内,验证了这一联合估计算法的可行性和有效性,解决了动力电池SOC值估计误差较大的问题。     

等效建模与SR-UKF算法的SOC估算研究

荷电状态(SOC)用于表征动力锂电池剩余电量。选用Thevenin等效模型作为模拟电池工作状态的等效电路模型,结合试验测量相关参数,运用电路以及多种数理知识,对构建的锂电池等效电路模型进行参数辨识,并通过曲线拟合等方法对辨识结果进行优化处理。在脉冲特性能力测试(HPPC)中对模型精度进行验证,模型表征误差稳定在1.1%以内。采用平方根无迹卡尔曼算法用状态变量的误差协方差的平方根代替状态变量的误差协方差,直接将协方差的平方根值进行传递。利用平方根无迹卡尔曼算法对荷电状态进行估计,对比无迹卡尔曼算法与平方根无迹卡尔曼算法的SOC估计效果。在25℃的条件下对三元锂电池进行动态应力测试工况(DST)试验,平方根无迹卡尔曼算法和无迹卡尔曼算法锂电池SOC估计的最大误差分别为0.55%与1.5%。试验结果表明,平方根无迹卡尔曼算法的跟踪效果较优,具有更高的SOC估计精度和稳定性。     

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。