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锂电池无迹卡尔曼滤波SOC估算方法研究

2020-03-21高文哲

通信电源技术 2020年3期
关键词:卡尔曼滤波实验模型

高文哲,黄 涛

(1.四川长虹电源有限责任公司,四川 绵阳 621000;2.四川星辉诺通讯工程有限公司,四川 成都 610000)

0 引 言

对于新能源电动汽车而言,内部动力锂电池荷电状态SOC堪比燃油汽车剩余油量,是电动汽车最重要的参数之一[1]。

卡尔曼滤波法作为一种基于系统最优状态的无偏估算方法,能够有效遏制系统误差累计,对锂电池充放电电流变化不敏感,被广泛用于锂电池SOC估算,如扩展卡尔曼滤波法EKF[2]。

EKF通过将非线性的SOC估算过程泰勒展开,并直接忽略高阶展开项,按照近似线性系统进行处理,虽然简化了系统估算流程,但也不可避免的产生线性化误差,导致最终估算精度较低,而无迹卡尔曼滤波法UKF通过将无损变化和标准卡尔曼滤波相结合,能够较好的解决非线性问题[3]。

1 锂电池模型及参数辨识

1.1 锂电池等效电路模型

锂电池等效电路模型是基于电源、电阻、电容等基础电器元件构成的集成电路网络来模拟锂电池充放电特性,该集成电路的数学描述方程即为建立的等效电路模型[4]。常用锂电池等效电路模型主要有Rint模型、RC模型以及Thevenin模型,其中Thevenin模型充分考虑了锂电池内部化学反应中的极化现象,以及其内阻随温度、电流和充放电状态变化的影响,较好地模拟了锂电池动静态特性和充放电行为,因此本文选择Thevenin等效电路模型进行锂电池SOC估算研究,如图1所示。

Thevenin等效模型中Uoc为锂电池的开路电压(OCV);Ro为锂电池内阻;R1为锂电池极化内阻;C1为锂电池极化电容。……

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