动力锂电池SOC估计的建模与仿真

《动力锂电池SOC估计的建模与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第3l卷第2期计算机仿真2014年2月文章编号：1006—9348(2014)02—0193—04动力锂电池SOC估计的建模与仿真侯恩广，乔昕，刘广敏，李杨(山东省科学院自动化研究所，山东济南250014)摘要：在电动汽车动力电池性能优化设计问题的研究中，为了提高整车性能和安全性，需要准确估计动力锂电池的荷电状态(SOC)，由于动力锂电池的非线性特性，建立合理有效的电池模型就成为SOC估计的关键技术和难题。首先分析锂离子电池的工作原理，然后提出了建立基于Rc等效电路的电池模型，推导并建立Rc等效电路的模型

2、方程，通过拉普拉斯变换和大量充放电实验数据，辨识出数学模型的参数，最后应用扩展卡尔曼滤波算法对动力锂电池SOC状态进行仿真估计。在Matlab上仿真验证结果表明，采用RC等效电路的电池模型准确性高、计算量少。关键词：动力锂电池；电池剩余电量；建模；拉普拉斯变换；仿真中图分类号：N945．12文献标识码：BModelingandSimulationofPowerLithium——ionBatterySOCHOUEn—guang，QIAOXin，LIUGuang—min，LIYang(InstituteofAutom

3、ation，ShandongAcademyofSciences，Jinan250014)ABSTRACT：Inordertoimprovevehicleperformanceandsafety，theaccurateestimationofpowerlithiumbatterystateofcharge(soc)isneeded，andthekeytechnicalchallengeistoestablishareasonableandeffectivebatterymodelbecauseofnonlinear

4、characteristicofpowerlithium—ionbattery．Inthispaper，weanalyzedtheworksofpow—erlithium—ionbattery，presentedabatterymodelbasedonRCequivalentcircuit，deducedandestablishedthee—quationsofRCequivalentcircuit，andidentifiedparametersofthemathematicalmodelbyexperiment

5、aldataandla—place．Atlast，wesimulatedtheestimationfortheSOCofpowerlithium—ionbatterybasedonEKF．Thesimulationresultsshowbetterbatterymodelaccuracyandlesscomputation．KEYWORDS：Powerlithium—ionbattery；SOC；Modeling；Laplace；Simulation1引言电池的荷电状态(SOC)是电动汽车动力电池管理系统的关键问

6、题¨J。准确估计电池SOC，可以有效地利用电池，有利于对电池进行合理有效地管理，从而提高整车性能和安全性。由于电动汽车动力电池在使用过程中存在各种内部和外部因素的影响，这使得准确估计SOC具有很大难度。林成涛等口1对安时法的一种改进，该方法以安时法为主线，引入开路电压法与卡尔曼滤波法来改进安时法的不足，缺点是实际应用中，若电流传感器出现较大测量误差，会导致计算SOC时的累计误差增大。Salkind等b1提出了基于模糊逻辑的SOC估计算法，通过交流阻抗来估计SOC，缺点是无法通基金项目：国家02专项2011年项目(

7、2011ZX02504—007)；“十二五”国家863电动汽车重大专项(2011AAllAl28)收稿日期：2013—04—07修回日期：2013—06—18过离线实验得到一经验公式进而计算电池SOC。C．Ehret等H1提出用线性模型法估计电池SOC，该模型适用于低电流、SOC缓变的情况，对测量误差和错误的初始条件，有很高的鲁棒性。综上所述，上述估计方法虽然可以得到相对可靠准确估计，但是由于整车性能和安全性要求，并不适合在电动汽车上使用。本文分析锂离子电池的工作原理，建立动力锂离子电池RC等效模型，通过拉普拉斯

8、变换和大量的实验数据辨识参数模型，应用matlab平台对动力锂电池荷电状态进行估计。仿真结果表明，该模型对电动汽车的复杂工况有较好的适应性，不但可以提高SOC估计的准确度，并且计算量较小，易于实现。2锂离子电池工作原理锂离子电池主要包括正极、负极和电解质，它利用锂离子在正极和负极之间形成嵌入化合物的锂状态和电位的不同，通过电子的得失来实现充电和放电过程。锂离子电池又·--