基于变遗忘因子的改进卡尔曼滤波锂电池荷电状态估算研究
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作者
张涛陈东明侯鹏鹏王尧彬
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单位
河南理工大学电气工程与自动化学院
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摘要
目的 为了解决锂电池在不同放电阶段和噪声干扰下荷电状态(SOC)估算结果发散问题,方法 通过分析锂电池机理特性,查找影响估算结果的因素和原因。选取适当的数学模型并得到开路电压特性-荷电状态(OCV-SOC)试验曲线后,针对传统算法估算误差波动较大的问题,提出变遗忘因子递推最小二乘(VFF-RLS)与自适应平方根无迹卡尔曼滤波(ASRUKF)算法联合估算SOC。结果 以动态应力测试(DST)为例,遗忘因子最小二乘(FFRLS)算法的开路电压初期误差最大值为0.02 V,稳定后端电压误差为0.004~0.010 V,误差收敛时间约45 s;UKF算法的SOC估算初期最大误差为0.03,在400 s左右逐渐收敛到理论值附近,稳定后的波动误差为0.83%;VFF-RLS算法在相同的条件下,开路电压实验初期误差最大值为0.04 V,稳定后端电压误差为0.003~0.007 V,误差收敛时间约10 s;ASRUKF的SOC估算初期最大误差为0.1,随着算法迭代,200 s内收敛到理论值附近,稳定后最大波动误差0.413%。结论 为了保证算法适用的普遍性,在不同初值下观察算法的收敛性,结果表明,在复杂的试验工况下,与传统算法比较,改进算法的参数辨识速度明显加快,精度提高,在估算SOC阶段,波动范围明显变小;在实际值误差较大的情况下,依然能够迅速收敛,证明本文方法的改进切实可行,可用于实际电池研究。
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关键词
锂电池变遗忘因子荷电状态自适应滤波平方根滤波
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金资助项目(U1804143);河南省科技攻关项目(202102210295);河南理工大学青年骨干教师资助项目(2019XQG-17);河南省高校基本科研业务费专项项目(NSFRF210424);河南省科技创新团队基金资助项目(CXTD2017085);
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文章目录
0 引言
1 理论分析
1.1 电池二阶RC等效电路建模
1.2 模型参数在线辨识
1.3 ASRUKF算法
(1)初始化状态函数,
(2)构建Sigma点,
(3)更新时间,预测系统状态量和协方差矩阵,
(4)对Sigma重采样,
(5)计算增益矩阵K,并更新估计量和方差,
2 结果与分析
2.1 OCV-SOC实验
2.2 DST工况实验
2.3 仿真及结果分析
3 结语
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引用格式
[1]张涛,陈东明,侯鹏鹏,等.基于变遗忘因子的改进卡尔曼滤波锂电池荷电状态估算研究[J].河南理工大学学报(自然科学版),2024,43(04):126-132.