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基于无迹卡尔曼滤波的电池SOC估算与仿真∗

2021-04-04

计算机与数字工程 2021年3期
关键词:卡尔曼滤波模型

(青岛大学电气工程学院 青岛 266071)

1 引言

电动汽车行业的蓬勃发展,带动了车载锂电池的电池管理系统(Battery Management System,BMS)的研究深化,作为电池管理系统中的重要一环,电池剩余电量(State Of Charge,SOC)的精确级数制约着对电池能源的利用效率[1],而如何提高估算精度,一直是电池领域科研事业的重中之重。目前国内通用的SOC估算方法[2]有基于电池自身特性的安时积分法,开路电压法,内阻法等;也有通过算法优化基础方法的卡尔曼滤波算法,BP神经网络算法[3],粒子滤波算法等。其中鲍慧论文在原有安时积分法基础上进行四个系数的修正[4],使SOC估算精度提高到5%以内,但其固有的系统累积误差没办法消除;林春景的基于电池内阻随温度变化进而求得电池状态[5],对电池内阻特性进行了深入研究,不过内阻在电池满电时其变化特性和电池状态函数关系不明显,故该算法有一定局限性;商云龙所研究的神经网络和扩展卡尔曼滤波结合[6],使电池估算精度极大地提高,可笔者认为该算法过于复杂,对器件要求精度过高,不适合应用在普通电池的BMS中。

本文基于二阶Thevenin模型下的无迹卡尔曼(Unscented Kalman Filter,UKF)算法,通过对得到的电池数据进行UT变换,得到相同概率密度下的SOC估算值,从而提高SOC估算精度。

2 锂电池模型

2.1 锂电池模型原理

本文在传统的Thevenin模型的基础上搭建二阶Thevenin模型,如图1。相较于一阶模型,二阶模型综合考虑了电池的电化学极化和浓差极化现象,能更精确地反映化学反应程度,实时模拟电池状态,进而提高SOC的估算精度[7]。……

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