基于UKF的鋰離子電池SOC估算方法.pdf

1、鋰離子電池以其端電壓高、自放電率低、能量體積比大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)良性能得到了廣泛應(yīng)用。本文主要研究鋰電池,重點研究鋰電池的工作狀態(tài),并通過電池荷電狀態(tài)(SOC, State of Charge)來描述。電池荷電狀態(tài)是電池管理系統(tǒng)的重要指標(biāo),對電池管理系統(tǒng)有重要意義。根據(jù)電池荷電狀態(tài)采取調(diào)控措施,就可以在充放電過程中保護(hù)電池組,避免發(fā)生過充、過放而對電池造成損害。一般電池放電較為平穩(wěn),電池荷電狀態(tài)的計算容易且準(zhǔn)確,但在特殊環(huán)境下,如電流、

2、環(huán)境溫度變化較大的場合,會使得電池工作過程中電壓波動劇烈,難以獲取準(zhǔn)確的電池荷電狀態(tài)。目前為止電池荷電狀態(tài)的獲取已有多種估算方法,估算結(jié)果優(yōu)缺點各異。為提高估算準(zhǔn)確性,估算過程中濾波方法的選取已成為當(dāng)前電池荷電狀態(tài)研究的一個重要分支。
　　研究國內(nèi)外現(xiàn)狀可知,獲得準(zhǔn)確的SOC表達(dá)式、建立合適的電池模型、選擇合適的SOC估算算法是準(zhǔn)確預(yù)測電池荷電狀態(tài)的三個關(guān)鍵因素?；谝陨戏治?本文針對SOC估算的主要研究工作如下:
　　①研

3、究一種動力學(xué)電池模型(KiBaM模型),該模型能形象描述電池的可用電荷和束縛電荷,通過對模型進(jìn)行仿真,驗證電池容量的非線性特性和電池的自恢復(fù)效應(yīng)特性。
　　②研究幾種常用的電池等效模型并進(jìn)行對比,綜合考慮模型的計算量、精度、適用范圍后選取Thevenin模型。將Thevenin模型與上述KiBaM模型結(jié)合得到一種綜合Thevenin模型,通過對模型參數(shù)辨識后進(jìn)行仿真,驗證模型精度。
　?、垩芯侩姵厥Ｓ嗳萘縎OC常用的幾種估算

4、方法及各自優(yōu)缺點,通過分析電池SOC的影響因素,分別研究環(huán)境溫度、充放電倍率、循環(huán)次數(shù)、電池內(nèi)阻與荷電狀態(tài)的關(guān)系,得到修正后的安時計量法。
　　④研究無跡卡爾曼濾波(UKF)法,及其核心思想UT變換,利用UKF濾波原理建立SOC估算模型,并在Matlab中仿真,以上述修正后的安時計量法估算結(jié)果為參考值,驗證UKF估算電池SOC的有效性。
　　本文以KiBaM模型結(jié)合Thevenin模型得到的綜合模型為基礎(chǔ),利用UKF濾波算法