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时间:2020-03-09
《锂电池的电量估计仿真研究_刘晓春.pdf》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、研究与设计锂电池的电量估计仿真研究刘晓春,杨惠珍,朱良,李冀(西北工业大学航海学院,陕西西安710072)摘要:锂电池的荷电状态(SOC,State-of-Charge)直接反映电池的剩余电量,是电池组管理的核心参数。然而,电池循环次数的增加、瞬间大电流、温度等因素将导致电池特性发生变化,因此使用扩展卡尔曼滤波(EKF,extendedkalmanfiltering)对锂电池的荷电状态进行估计会引入较大的误差甚至算法发散。为了有效抑制参数扰动和系统的非线性,基于一种改进的二阶RC等效电路模型,应用粒子滤波算法(PF,particlefiltering)实现了锂电池荷电状态的估
2、计。最后,根据锂电池放电实验所得数据进行仿真,结果显示了该算法的优越性。关键词:锂电池模型;荷电状态;粒子滤波中图分类号:TM912.9文献标识码:A文章编号:1002-087X(2017)03-0367-03BehaviorsimulationandSOCestimationmethodforLi-ionbatteriesLIUXiao-chun,YANGHui-zhen,ZHULiang,LIJi(CollegeofMarineEngineering,NorthwesternPolythechnicalUniversity,Xi'anShanxi710072,China)
3、Abstract:Asthekeyparameterforpowerbatterymanagement,theSTATE-OF-Charge(SOC)ofthelithiumbatterydirectlyindicatestheresidualcapacity.However,withtheincreaseofcycles,instantaneoushighcurrent,abnormaltemperaturesandotherfactorswouldchangecellcharacteristics,whichmightintroducelargererrorevendiv
4、ergenceovertimeiftheextendedKalmanfiltering(EKF)algorithmwereappliedtotheSOCestimation.Tosuppresstheparametersdisturbanceandsystemnonlinear,amethodbasedonparticlefiltering(PF)algorithmwasproposedtorealizeaccurateSOCestimationontheimprovedRCequivalentcircuitmodelofthelithiumbattery.Thesuperi
5、orityofthismethodisvalidatedbysimulationresults.Keywords:lithiumbatterymodel;state-of-charge;particlefiltering锂离子电池由于具有工作电压高、体积小、质量轻、能量观测变量,以负载电压估计值和实际观测值的误差去修正高、无记忆效应、自放电小、循环寿命长等优点,在移动电子设SOC的估计值,实现对SOC的闭环估计。刘新天[4-5]针对锂电备、自主机器人、电动汽车等诸多领域得到了广泛利用,是21池成组提出Vmin模型并应用扩展卡尔曼滤波算法实现了锂世纪发展的重要能源[1]。为确保
6、锂电池的安全、长寿命运行,需电池组SOC的较精确估计。为抑制电流漂移噪声的干扰,何通过电池的管理系统对其进行精确的状态估计和正确有效的耀[6]提出了将电池荷电状态及电流漂移噪声一起作为状态变管理。锂电池的SOC直接反映了电池剩余电量的多少,只有量建立动力锂电池组的噪声混合模型,并应用Joint-EKF算法准确的SOC估计才能实现电池电量的有效管理,避免电池的实现动力锂电池荷电状态及电流漂移噪声的同步估计。随后,过充过放行为,从而延迟电池的使用寿命。为了能够有效抑制参数扰动和系统非线性,何耀[7]又提出基于由于锂电池充放电具有高度的非线性,要精确地估计锂组合模型的无迹卡尔曼粒子
7、滤波算法,但由于需要生成大量电池的SOC具有一定的难度。目前,锂电池SOC的估计方法的粒子点集并在此基础上进行无迹卡尔曼滤波,算法复杂度很多,如安时计量法、开路电压法、负载电压法、内阻法、以及增加。卡尔曼滤波法等[2]。基于电流积分的安时计量法是目前工程上在电池实际工作中,经过多次循环使用会使其性能衰退,最为常用的算法,安时计量法是一种开环的估计方法,如果电从而导致系统性能下降,使用以上算法对锂电池SOC估计会流值存在误差,会使积分误差累积,最终导致积分值可信度大引起较大的误差,甚至会引起系统发散,为抑
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