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基于Thevenin模型和UKF的锂电池SOC估算方法研究 被引量：8
1
作者 徐文华 王顺利 +2 位作者 于春梅 李建超 谢伟 《自动化仪表》 CAS 2020年第5期31-36,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 锂离子电池 Thevenin模型 荷电状态 无迹变换 无迹卡尔曼滤波 迭代计算 DST工况
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基于Thevenin模型和自适应卡尔曼的SOC估算研究 被引量：6
2
作者 李欢 王顺利 +2 位作者 邹传云 李建超 谢伟 《自动化仪表》 CAS 2021年第1期46-51,共6页
精确的荷电状态(SOC)值在电池的应用开发中具有重要的意义。选择合适的滤波算法是精确估算的前提。由于扩展卡尔曼滤波(EKF)中噪声的给定值与实际工况下噪声的统计特性不符,导致估算精度低。为提高S0C估算精度,构建能准确反映锂电池工... 精确的荷电状态(SOC)值在电池的应用开发中具有重要的意义。选择合适的滤波算法是精确估算的前提。由于扩展卡尔曼滤波(EKF)中噪声的给定值与实际工况下噪声的统计特性不符,导致估算精度低。为提高S0C估算精度,构建能准确反映锂电池工作特性的Thevenin电路模型。在此基础上,构建状态方程和观测方程,提出自适应卡尔曼滤波(AKF)算法。利用混合动力脉冲能力特性(HPPC)试验对模型参数进行辨识,通过MATLAB/Simulink建模仿真,分析锂电池分别在恒流放电和动态工况下S0C估算的精度。试验表明,Thevenin模型能够良好地表征锂电池的工作特性且能较好地进行S0C估算,参数辨识、恒流放电工况、动态工况下的最大误差分别控制在0.4%、0.2%、0.1%以内,验证了AKF应用于锂电池S0C估算的优越性。 展开更多
关键词 Thevenin模型 锂离子电池 参数辨识 混合动力脉冲能力特性 自适应卡尔曼滤波 荷电状态
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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
3
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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无人机锂电池电路等效和荷电状态智能计算估计 被引量：3
4
作者 史卫豪 王顺利 +2 位作者 于春梅 李建超 谢伟 《自动化仪表》 CAS 2020年第5期65-70,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 无人机 锂电池 戴维南等效电路模型 荷电状态 扩展卡尔曼滤波算法 迭代计算
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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
5
作者 李博文 王顺利 +2 位作者 于春梅 李建超 谢伟 《自动化仪表》 CAS 2020年第3期41-46,52,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 荷电状态 锂离子电池 二阶阻容模型 脉冲工况 在线参数辨识 含有遗忘因子的递推最小二乘法 动态应力测试工况 扩展卡尔曼滤波
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自适应卡尔曼对储能锂电池充放电状态的估算 被引量：6
6
作者 宋琴 王顺利 于春梅 《自动化仪表》 CAS 2021年第5期63-68,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 锂离子电池 Thevenin模型 荷电状态 自适应卡尔曼滤波 迭代算法 非线性模型 充放电状态 误差协方差矩阵
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