基于自适应卡尔曼滤波算法的锂电池SOC 估算
- 格式:pdf
- 大小:1.77 MB
- 文档页数:4
基于自适应卡尔曼滤波的锂离子电池SOC估计随着电动汽车等新能源汽车的普及,锂离子电池的性能和安全问题越来越受到人们的关注。
在电池管理系统中,准确地估计电池的剩余电量(State of Charge, SOC)对于增强电池的性能和安全至关重要。
因此,SOC的估计成为了锂离子电池管理系统中的重要问题。
自适应卡尔曼滤波是一种常用的估计方法,能够在电池放电过程中对SOC进行准确估计。
自适应卡尔曼滤波是一种基于卡尔曼滤波的算法,它结合了模型预测和测量来预测纠正器,从而估计系统状态。
这种方法通过根据系统动态性能和噪声水平自适应地调整滤波器参数,从而更好地适应不同的系统。
在电池管理系统中,SOC的准确估计需要考虑多重因素,包括电池的化学特性和动态参数,以及其放电和充电过程。
自适应卡尔曼滤波算法以时间序列的形式从电池的开放端电压、放电电流和温度等多个信号中提取特定的特征参数,以对SOC进行估计。
滤波器根据所提取的参数实时更新。
自适应卡尔曼滤波的优势在于其具有自适应性和实时性。
通过动态地调整滤波器参数,该算法能够适应电池的化学特性和各种环境条件,提高SOC的准确度和稳定性。
此外,它可以实时更新,实时反馈电池当前状态变化,使电池管理系统能够及时作出必要的决策,保证电池的性能和安全。
然而,自适应卡尔曼滤波也存在一些问题。
首先,它需要采集多个参数进行估计,这增加了算法实现的复杂度。
其次,它对环境的适应性较强,但对电池参数的变化适应性较差,因此在电池老化,容量衰减等情况下,预测结果可能会出现误差。
综上所述,自适应卡尔曼滤波是一种在电池SOC估计中常用的算法,能够提高电池管理系统的性能和安全。
然而,需要针对不同系统和环境进行适当的参数调整和实现优化。
未来,随着电池技术的不断发展,自适应卡尔曼滤波算法也将得到更广泛的应用和改进。
为了克服自适应卡尔曼滤波中的问题,针对不同的电池系统和环境进行适当的参数调整和实现优化是必要的。
在实际应用中,需要对电池进行特定的建模和预测,以实现更为精准和可靠的SOC估计。
基于自适应卡尔曼滤波的锂离子电池SOC估计诸葛瑜亮摘要:采用自适应卡尔曼滤波方法,基于锂离子动力电池的等效电路模型,在未知干扰噪声环境下,在线估计电动汽车锂离子动力电池荷电状态(SOC)。
仿真结果表明,采用自适应卡尔曼滤波方法估计的SOC 误差小于2.4%,有效降低了电动汽车行驶时电池管理系统所受到的未知干扰噪声影响,SOC 估计精度高于扩展卡尔曼方法,且具有较好的鲁棒性。
关键词::锂离子电池;荷电状态;自适应卡尔曼滤波0引言作为电动汽车的主要能量源,蓄电池衙电状态(soc)实时估计涉及到蓄电池允放电控制和电动汽车的优化管理,直接影响蓄电池的使用寿命和动力系统的性能,因此动力电池SOC 的精确估算对于电动汽车的运行非常关键。
目前电动汽车使用的动力电池SOC估计方法主要有安时计量法、内阻法、开路电压法、神经网络法和Kalman滤波法.目前经常使用简化的电化学模型、神经网络模型、等效电路模型,在模型参数辨识方法、适用范闸、模型精度等方面各有优势。
其中Kalman滤波法在估算过程中能保持很好的精度.并且对初始值的误差有很强的修正作用,对噪声有很强的抑制作用,特别适合于电流变化较快的混合动力汽车.特别适合电动汽车叶l电流变化剧烈的状况。
本文采取了自适应卡尔曼滤波方法。
1锂离子电池SOC 估计介绍SOC 估计是电池管理系统的关键技术之一,电池SOC无法直接测量,只能通过采集到的电压、电流、温度数据间接估计得到。
精确的SOC 估计能有效防止电池过充电(过放电)、延长电池使用寿命,进而降低成本,并为整车的能量分配提供重要依据。
不仅如此,精确的SOC 估计可以使驾驶员及时准确地掌握续驶里程,适时控制电池充放电及更新动力电池。
动力电池和管理系统工作条件恶劣,会受到来自电动机、车载充电机、均衡器、供电系统、继电器、可控硅等产生的大电流冲击,或受到数据传输线(如CAN 线、串口线等)、数据采集元件(如电压、电流传感器等)等未知干扰的影响。
一、概述近年来,随着电动汽车和储能系统的快速发展,锂电池成为了主流的储能设备。
而如何准确地估计锂电池的电荷状态(State of Charge, SOC)一直是一个研究热点,因为准确的SOC估算对于锂电池的安全性、寿命和性能都具有非常重要的意义。
卡尔曼滤波是一种被广泛应用于控制系统和信号处理领域的方法,它在锂电池SOC估算中也展现出了很好的应用前景。
本文将介绍卡尔曼滤波方法在锂电池SOC估算中的应用,并探讨其优势和发展前景。
二、卡尔曼滤波原理1.1 状态空间模型卡尔曼滤波是一种递归的估计方法,它基于状态空间模型来描述系统的动态行为。
在锂电池SOC估算中,可以将电池的电压、电流和SOC等变量视为系统的状态变量,并通过状态方程和观测方程来描述它们之间的关系。
状态方程描述系统在时间上的演变规律,观测方程则表示系统的输出与状态变量之间的关系。
通过对系统进行建模,可以利用卡尔曼滤波来估计系统的状态变量,从而实现对SOC的准确估算。
1.2 卡尔曼滤波算法卡尔曼滤波算法主要由预测步骤和更新步骤组成。
在预测步骤中,利用系统的状态方程和模型的预测误差来估计系统的下一个状态。
而在更新步骤中,根据观测方程和实际的测量值来修正预测值,从而获得更准确的状态估计。
通过不断循环进行预测和更新,可以逐步减小估计值与实际值之间的误差,实现对系统状态的精确估计。
三、卡尔曼滤波在锂电池SOC估算中的应用2.1 电池模型在利用卡尔曼滤波进行SOC估算时,需要建立电池的动态模型,以描述电池的电压、电流与SOC之间的关系。
常用的电池模型包括RC等效电路模型、电化学模型和神经网络模型等。
这些模型可以较好地描述电池的动态性能,为卡尔曼滤波方法提供准确的输入数据。
2.2 参数辨识在使用卡尔曼滤波进行SOC估算时,需要对系统中的一些参数进行估计,例如电池内阻、电解质扩散系数等。
卡尔曼滤波可以通过不断地更新状态估计来辨识这些参数,从而提高SOC估算的准确性和稳定性。
收稿日期:2017-04-30作者简介:彭湃(1989—),男,湖北省人,硕士研究生,主要研究方向为电力系统自动化、继电保护等相关领域。
基于自适应卡尔曼滤波的锂电池SOC 估计彭湃,程汉湘,陈杏灿,李蕾(广东工业大学自动化学院,广东广州510006)摘要:考虑到传统的卡尔曼滤波策略在未知干扰噪声环境下不能对锂离子电池的荷电状态(SOC)进行准确的估计,简要论述了锂离子电池的等效电路模型,提出了自适应卡尔曼滤波方法,利用Matlab/Simulink 建立了基于自适应和常规的卡尔曼滤波法的锂离子电池SOC 估计的仿真模型,分析研究了在未知干扰噪声下两种滤波法的SOC 估计值变化曲线以及误差关系。
仿真结果表明,采用自适应卡尔曼滤波方法估计的SOC 误差较传统的要小,从而有效降低了未知干扰噪声对电池管理系统所受到的影响,且具有较好的鲁棒性,为今后深入研究动力电池SOC 估计方法提供了一定的参考。
关键词:SOC ;锂离子电池;自适应卡尔曼滤波;Matlab ;电池管理系统中图分类号:TM 912.9文献标识码:A文章编号:1002-087X(2017)11-1541-04Estimation of state of charge of Li-ion battery based onadaptive Kalman filteringPENG Pai,CHENG Han-xiang,CHEN Xing-can,LI LeiAbstract:Taking into account the traditional Kalman filtering strategy that can not estimate state of charge (SOC)of lithium-ion battery accurately in the unknown environment interference noise,the equivalent circuit model oflithium-ion battery was discussed,and an adaptive Kalman filtering method was put forward.The lithium-ion battery SOC estimation simulation model was built by using Matlab/Simulink based on adaptive Kalman filtering and conventional method.The SOC estimation value curve and error relationship of both filtering method under unknown interference noise was analyzed.The simulation results show that the SOC estimation error by adaptive Kalman filter method is much smaller than conventional method,thus effectively reducing the affection of unknown interference noise on the battery management system,and the method has a better robust,which provides a reference for study of battery SOC estimation method in the future.Key words:SOC;lithium ion battery;adaptive Kalman filter;Matlab;battery management system 在电池管理系统研究领域里,电池的SOC 估计有着十分重要的意义。
基于卡尔曼滤波的soc估算simulink开源代码-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容:本文将介绍基于卡尔曼滤波的SOC估算方法,并提供相应的Simulink 开源代码。
SOC(State of Charge,电池的充电状态)估算是电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)领域中的重要研究课题,准确的SOC估算可以提高电池系统的性能和可靠性。
卡尔曼滤波是一种常用的估算算法,通过结合系统的动力学模型和测量数据,可以提供准确的状态估计。
在本文中,首先介绍卡尔曼滤波原理,包括其基本思想和数学推导过程。
然后,详细介绍SOC估算方法,包括如何建立电池的动力学模型和如何利用卡尔曼滤波进行SOC估算。
此外,本文还将提供Simulink开源代码,读者可以基于此代码进行SOC估算的仿真实验。
在结论部分,将对实验结果进行分析,并总结本文的研究成果。
同时,还将分享开源代码,方便读者进一步研究和应用。
通过本文的阅读,读者可以深入了解基于卡尔曼滤波的SOC估算方法,并掌握Simulink开源代码的使用。
1.2文章结构文章结构部分是用来介绍本文的组织结构和各个章节的内容提要。
以下是文章结构部分的内容:文章结构:本文分为以下几个部分:1. 引言:在本部分中,将对本篇文章进行一个概述,并介绍文章的目的和结构。
2. 正文:2.1 卡尔曼滤波原理:本部分将详细介绍卡尔曼滤波的原理,解释其在估算系统电池状态和SOC(State of Charge)中的应用。
2.2 SOC估算方法:本部分将介绍基于卡尔曼滤波的SOC估算方法,阐述实现该估算方法的步骤和技巧。
3. 结论:3.1 实验结果分析:在本部分中,将对实验结果进行详细分析,并对估算系统电池状态和SOC的准确性进行评估。
3.2 开源代码分享:本部分将提供基于卡尔曼滤波的SOC估算Simulink开源代码,供读者参考和使用。
通过以上的章节组织,本文将全面介绍基于卡尔曼滤波的SOC估算方法,并分享相应的Simulink开源代码,帮助读者更好地理解和应用该估算方法。