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基于自适应分数阶扩展卡尔曼的锂电池SOC估算 被引量：9
1
作者 余鹏 王顺利 于春梅 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期335-341,共7页
锂离子电池荷电状态估计是电池管理系统的重要组成部分,荷电状态估计结果的准确性将直接影响电池管理系统的性能。针对荷电状态估计准确性难以提高的问题,在传统扩展卡尔曼算法基础上提出一种时变等效电路模型及改进分数阶扩展卡尔曼算... 锂离子电池荷电状态估计是电池管理系统的重要组成部分,荷电状态估计结果的准确性将直接影响电池管理系统的性能。针对荷电状态估计准确性难以提高的问题,在传统扩展卡尔曼算法基础上提出一种时变等效电路模型及改进分数阶扩展卡尔曼算法,利用时变的模型参数达到对锂电池荷电状态的全周期准确描述,利用分数阶导数的记忆特性对状态预测方程进行改进。同时,考虑传统分数阶扩展卡尔曼引用历史数据带来的估算误差,加入自适应噪声因子提高算法精度。针对分数阶算法带来的数据冗余问题以及锂电池的松弛效应,利用滑窗思想设计一个大小为20(M=20)的固定窗口,随电池充放电状态实时更新窗口内数据,采用窗口中20个数据进行分数阶运算,减小数据冗余带来的误差提高估算准确度。通过采用两种不同工况对提出算法可行性与算法精度进行验证。实验结果显示分数阶扩展卡尔曼估计最大误差为0.02,而传统扩展卡尔曼算法误差最大可达0.05,同时提出算法的误差波动更小,结果表明该估算方法具有较高的精度与抗干扰能力,有助于推动锂电池管理系统的发展与更加准确的荷电状态估算方法的应用。 展开更多
关键词 锂离子电池 Thevenin模型 分数阶扩展卡尔曼 hppc实验
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一种基于多影响因素的锂离子电池放电内阻动态模型
2
作者 巫春玲 宋江鑫 +2 位作者 黄鑫蓉 赵玉冰 孟锦豪 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期670-678,共9页
直流内阻(DCR)是衡量电池健康状况的关键指标,在实际应用中对功率状态的估算以及热管理都具有重要意义。锂离子电池放电DCR与环境温度、电池荷电状态(SOC)以及放电倍率(C-rate)等因素有关,为了研究这些因素对电池内阻的影响,本文提出一... 直流内阻(DCR)是衡量电池健康状况的关键指标,在实际应用中对功率状态的估算以及热管理都具有重要意义。锂离子电池放电DCR与环境温度、电池荷电状态(SOC)以及放电倍率(C-rate)等因素有关,为了研究这些因素对电池内阻的影响,本文提出一种基于多影响因素的锂离子电池放电内阻动态模型,利用二元四次多项式对DCR与环境温度和电池SOC进行最小二乘拟合,再将所得二元四次多项式系数与放电倍率进行三次多项式拟合,最终建立DCR与放电倍率、环境温度和SOC之间关系的内阻模型。运用多倍率混合脉冲功率特性(HPPC)实验对锂离子电池进行充放电测试,并根据测试数据对所提出的模型进行验证,实验结果表明,所建立的动态内阻模型获得的DCR估算值与实验值的最大均方根误差为0.9758 mΩ,证明所提出的电池放电内阻模型是有效的。 展开更多
关键词 锂离子电池 hppc实验 放电直流内阻 多因素内阻模型 多项式拟合
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基于双指数拟合的电池PNGV模型改进方法研究 被引量：5
3
作者 时浩添 王顺利 +3 位作者 任哲昆 于春梅 李小霞 王晨懿 《自动化仪表》 CAS 2019年第5期6-12,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 锂离子电池 参数辨识 双指数拟合 改进型PNGV模型 hppc试验 等效电路 荷电状态 电池管理系统
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基于改进EKF算法的动力锂电池SOC估算技术研究 被引量：3
4
作者 蒋聪 吴斌 +1 位作者 王顺利 熊鑫 《自动化仪表》 CAS 2019年第11期90-94,98,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 动力锂电池 参数辨识 SOC估算 平方根分解 二阶等效模型 hppc试验 改进EKF BBDST工况
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单体NCM三元锂电池热特性实验与仿真研究
5
作者 王盛 袁文奇 +1 位作者 尉庆国 任润国 《重庆理工大学学报（自然科学）》 北大核心 2023年第9期340-348,共9页
为探究NCM三元锂电池在FSEC赛事工况下的热特性规律和应用于FSEC赛事的可行性,先通过实验探究了电池的内阻和SOC的关系以及电池在模拟赛事工况下放电时的温度变化情况,然后基于电池内阻和SOC间的关系,建立了电池热效应模型,利用此模型... 为探究NCM三元锂电池在FSEC赛事工况下的热特性规律和应用于FSEC赛事的可行性,先通过实验探究了电池的内阻和SOC的关系以及电池在模拟赛事工况下放电时的温度变化情况,然后基于电池内阻和SOC间的关系,建立了电池热效应模型,利用此模型计算了仿真条件下电池的温升和温差变化情况。将实验和仿真数据相结合,对比分析得:①在正常赛事工况下,所研究电池的温升和温差变化与放电时间呈正相关;②电池在所设定的正常放电工况下均能正常工作;③仿真和实验的误差在合理范围内,所建立的热效应模型较为合理。最后通过增加对电池在极限工况下放电时的热特性研究,验证了所研究电池能够应用于FSEC赛事,且所探究电池的热特性规律和热效应模型较为合理,为后续车辆电池热管理系统的设计奠定相应的基础。 展开更多
关键词 电池热特性 温升实验 hppc内阻实验 CFD仿真
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结合Thevenin和PNGV模型的电池等效电路建模改进 被引量：5
6
作者 汪贵芳 王顺利 于春梅 《自动化仪表》 CAS 2021年第2期45-49,55,共6页
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... 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,得到等间隔SOC下的试验数据;然后,采用精度较高的双指数拟合法对所获数据进行参数辨识;最后,在Matlab/Simulink环境下建模并仿真验证。验证结果表明,在温度环境相同的情况下,Thevenin模型的端电压仿真值与试验值的最大误差不超过0.165 V,模型精度达96%;改进型PNGV模型的最大误差不超过0.055 V,模型精度达98%。该试验可为锂电池内部状态变量的准确估算提供理论依据,为其他电池模型的优化改进提供参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 荷电状态 Thevenin模型 PNGV模型 参数识别 模型精度 混合脉冲功率特性试验 参数拟合
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