1。介绍gydF4y2Ba
基于锂电池的能量储存技术已成为一个关键的推动者电网电网和电动交通行业目标由于其有益的属性(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba]。技术挑战出现在确保安全、可靠、耐用的锂离子电池固定和车辆应用程序要求大量的能源和电力,使电池技术的限制,需要开发复杂的电池管理系统(BMS)的gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
准确的SOC估计起着不可或缺的作用,控制策略的设计和性能优化的BMS电池系统。作为一个关键指标的可用能源在锂离子电池SOC不能直接测量。幸运的是,它可以通过各种评估方法基于库仑数、开路电压(缴纳),电化学阻抗谱(EIS),或电池建模方法结合机器学习或现代控制理论。在过去的几十年里,大量的SOC估计方法已经提出了文献[gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
32gydF4y2Ba]。特别是,最新的比较研究和评论的最常用的锂离子电池SOC估计方法提出了在gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
40gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
在[gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba],赖昌星等人进行比较分析11等效电路模型(ecm)和SOC估计错误和ecm鲁棒性的比较研究,在应用遗传算法进行参数辨识和优化和EKF算法被用来估计LiNMC电池的SOC在新欧洲行驶循环(NEDC)。值得注意的是,结果表明,一阶和二阶RC模型LiNMC电池的最佳选择是由于资产的准确性和可靠性。此外,赖昌星等人进行比较研究了九ecm使用九优化器在整个SOC区域通过实现模型参数优化,并进一步提到作品的设计需要解决复杂的BMS的准确在线识别模型参数计算负担较低的微控制器(gydF4y2Ba
34gydF4y2Ba]。在[gydF4y2Ba
35gydF4y2Ba),汉纳等人也进行全面审查的锂电池SOC估计和管理系统在电动汽车的应用程序的挑战者和建议。gydF4y2Ba
迄今为止,已有多种方法被不断被开发来提高SOC估计的准确性,取得一个理想的稳定性和鲁棒性在同一时间。同样重要的是,在线SOC估计方法的误差来源有待进一步调查。在[gydF4y2Ba
41gydF4y2Ba],郑等人使用错误流程图分析从信号测量电池SOC误差源建模和估计算法。gydF4y2Ba
虽然库仑数本身提供了更好的短期精度,从长远来说它遭受缺乏一个精确的参考点和不可接受的抵消漂移,严重降低精度(gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba]。因此,库仑数通常是与卡尔曼滤波器结合使用或锂离子电池电压转换为电动汽车应用。gydF4y2Ba
EIS是一个非常强大的方式来分析锂离子电池的状态和检测锂离子电池退化通过测量阻抗要求额外的信号发生器对不同频率的正弦交流电或广场波形作为输入信号和额外计算信号从时域转换到频域(gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba]。然而,考虑到长时间的测量和计算以及温度的显著影响和健康状况(SOH)阻抗变化,阻抗光谱学方法不是一个实际的选择准确的SOC估算在电动汽车的应用程序。gydF4y2Ba
另外,使用ECM的电池,可以提取的SOC估算开路电压(缴纳),然后通过使用查找表通常可以从电池制造商。同时,人工智能方法如神经网络和模糊逻辑可用于SOC估计(gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba]。基于模型的方法,同时使用可以使用电流和电压测量和在线参数辨识,如卡尔曼滤波器,这是迄今为止最常用的。该方法引入了Plett (gydF4y2Ba
42gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
44gydF4y2Ba)导致了各种实现基于卡尔曼滤波器的SOC估计电动汽车。基于粒子滤波的SOC估计方法是最近提出了一个更好的性能在gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
25gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
在电池领域的造型,虽然物理基础电化学模型可以预测的空间分布行为的基本状态电池,所需的在线计算成为microcontroller-based BMS非常耗时的任务。因此,它仍然是一个挑战设计和构建准确在线SOC估计算法的BMS减少整个电化学模型由偏微分方程和代数方程,得到理想的精度和运算速度。在[gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba),详细描述和电化学模型,从控制的角度提出了一种锂离子电池。gydF4y2Ba
电化学模型,简化的锂电池模型是新配方,以方便计算。在[gydF4y2Ba
45gydF4y2Ba),韩寒等人引入一种改进的单粒子模型(SPM)精度高,相同级别的计算与原始SPM和发展一个简化的伪二维模型。Bizeray等人应用了EKF算法thermal-electrochemical P2D模型解决了利用切比雪夫正交搭配的电池状态估计Bizeray et al。gydF4y2Ba
46gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
减少电压误差和提供满意的估计精度低SOC地区扩展基于SPM使用ECM表面SOC的知识提出了(gydF4y2Ba
47gydF4y2Ba),提出了一种拟合结果比ECM SOC低于20%,使用遗传算法对模型参数识别。然而,SPM中的错误发生大值应用电流或电流脉冲期间放松之后长期以来SPM不模型空间变化状态的细胞。这些空间变化更加突出的细胞为长时间大电流或脉冲。gydF4y2Ba
基于上面的文献综述,据我们所知,SOC估计算法基于ECM和KF仍将是百时美施贵宝在电动汽车的应用程序的首选。为了准确估计线性和非线性的影响参数对SOC估计分别和进一步实现无偏估计基于概率密度的评价可能的SOC真正价值,一个粒子基于过滤器的混合滤波方法提出了。在该算法中,锂离子电池SOC是初步估计的耦合的卡尔曼滤波器结合标准卡尔曼滤波器与无味卡尔曼滤波(UKF)占模型参数的线性和非线性效应。此外,粒子滤波算法集成到该算法的校正SOC估计概率密度估计的基础上可能的SOC真实价值。最后,综合测试包括脉冲充电测试,城市测力计开车进度(udd)测试,和混合充电和放电测试进行验证该算法的合理性和有效性。gydF4y2Ba
2。该混合滤波算法的实现gydF4y2Ba
在本节中,粒子基于过滤器的混合滤波方法是详细解释。该算法的原理流程图如图gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba。标准卡尔曼滤波器负责估算ECM的主电路电阻。在此基础上,初步SOC和极化参数同时估计无味卡尔曼滤波器。最后,基于安时,缴纳和基于模型的SOC估计方法结合粒子滤波爵士,和公正的校正。除了提高SOC估计精度,融合不同的方法提供了一个框架的概念发展的先进和智能评估算法。gydF4y2Ba
提出了混合滤波算法的框架。gydF4y2Ba
2.1。锂离子电池等效电路模型gydF4y2Ba
在这项工作中,锂离子电池的双极化等效模型用于协助等效电阻和极化参数的估计是必不可少的初步基于UKF的SOC估算。锂离子电池的ECM图所示gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba。电池电压是由方程(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba),两个RC电路的微分方程表达的方程(gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba)- (gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba),gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
可以通过方程(表示gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
(2)gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
(3)gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
(4)gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
其中,gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
测量电压,gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
开路电压,gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
由阻抗引起的电压降主电路,gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
由电阻电容引起的电压降(RC)电路,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
是测量时间步。gydF4y2Ba
锂离子电池的等效电路模型。gydF4y2Ba
现在,所有项目(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba)给出直接或通过迭代除外gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
将在以下小节SOC-OCV给出的曲线。gydF4y2Ba
2.2。SOC-OCV曲线gydF4y2Ba
开路电压(缴纳)是稳定电压电池后休息了很长一段时间。之间的关系为不同的锂离子电池SOC和缴纳不同的,和SOC之间的映射和缴纳的一种特定的电池是独一无二的。而且,这种映射保持不变在电池使用寿命,使一个可靠的SOC估算。然而,缴纳阻止我们的定义在网络应用程序中使用缴纳。gydF4y2Ba
在这里,脉冲充电/放电过程,得到预期的SOC-OCV曲线。脉冲充电/放电的结果是通过使用一个工业电池和电池测试设备图gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
SOC-OCV曲线下的锂离子电池测试。gydF4y2Ba
上面的曲线代表脉冲充电测试的数据,而较低的脉冲放电实验的结果。通过拟合的数据测试,电池的极化效应最小化和SOC-OCV曲线可以派生,记录为缴纳=gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba(SOC)。因此,方程(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba)可以写成方程(5),这是锂离子电池ECM的完整描述,如图gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
(5)gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
然而,值得注意的是,上下曲线之间的差异变得越来越重要当SOC达到约0.95,导致不准确的gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba(SOC)。gydF4y2Ba
2.3。耦合的卡尔曼滤波器gydF4y2Ba
在方程(测量模型制定后gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba)获得,耦合的卡尔曼滤波器设计的梳理标准卡尔曼滤波器和UKF。标准卡尔曼滤波器应该估计主电路电阻的值gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
迭代,而利用UKF估计SOC和RC电路参数的值。gydF4y2Ba
应该提到,作为标准卡尔曼滤波状态空间模型是基于线性高斯患有发散现象,只有主电路电阻gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
估计,而极化参数,同时,RC参数和SOC估计无味卡尔曼滤波器。gydF4y2Ba
2.3.1。标准卡尔曼滤波器gydF4y2Ba
标准KF可以构造如下:gydF4y2Ba
系统状态gydF4y2Ba
(6)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
观察gydF4y2Ba
(7)gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
egydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
在转换系统状态方程参数gydF4y2Ba
(8)gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(9)gydF4y2Ba
τgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.02gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
τgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
系统控制输入:gydF4y2Ba
(10)gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
测量矩阵:gydF4y2Ba
(11)gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
预测测量:gydF4y2Ba
(12)gydF4y2Ba
zgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
与方程(gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba)- (gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba),标准卡尔曼滤波器的算法可以实现的。在方程(gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba),2 RC电路的时间常数是固定的方程(gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba)。两个常数由更小的和更大的值,以确保短期和长期的极化效应可以尽可能模拟。一方面,当前的电池应该是相对较小;然后小时间常数可以提供快速反应的极化电压。另一方面,远程极化电压能保持如果当前是相对较高的。除此之外,gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
不应该改变KF确保电压微分方程(gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba)感到满意。因此,系统状态方程的算法更新标准卡尔曼滤波器需要取而代之的是方程(gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
(13)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
WgydF4y2Ba
KgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
WgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
WgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
2.3.2。无味卡尔曼滤波gydF4y2Ba
在前面的小节中,电容器的电压迭代和主电路阻抗估计标准卡尔曼滤波器,它只能处理线性估计。在ECM剩余的动力学参数,包括电阻在RC电路和SOC,可能更困难和高度非线性,非线性估计是必需的。采用确定性抽样方法,UKF能达到高阶精度比EKF比这些参数的估计。gydF4y2Ba
时变极化效应主要表现为RC电路中的电阻,UKF可以应用于估计gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
。标准KF可以构造如下:gydF4y2Ba
系统状态:gydF4y2Ba
(14)gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
观察:gydF4y2Ba
(15)gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
egydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
系统控制输入:gydF4y2Ba
(16)gydF4y2Ba
ugydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
参数在过渡状态方程的系统(gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba),是电池的额定容量的能力。该算法的容量保持不变。gydF4y2Ba
(17)gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
BgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
测量功能:gydF4y2Ba
(18)gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
τgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
τgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
τgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
τgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
与方程(gydF4y2Ba
14gydF4y2Ba)- (gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba),UKF算法可以实现。gydF4y2Ba
2.4。修正粒子滤波爵士gydF4y2Ba
对非线性状态空间模型、系统模型和度量模型都是非线性的,基本上有两种方法来计算一个近似解,当地近似和全球近似。而不是近似局部估计系统的状态,全球逼近贝叶斯估计框架制定解决方案。SIP可以利用粒子滤波实现全球近似,这是能够估计参数的非线性模型与nongaussian噪声实时应用程序。gydF4y2Ba
在抽样程序,串行的粒子和选择相应的权重根据重要性分布系统状态,之后可以进行重采样,使用对应的权重来描述离散可能性分布函数。gydF4y2Ba
爵士粒子的就业功能介绍以下优点。gydF4y2Ba
耦合的卡尔曼滤波器的SOC估算结果,安时计数器被视为可能性分布。前者是用来画样本,而后者反映在选择权重。gydF4y2Ba
使用SOC估计通过卡尔曼滤波器和电路模型,估计电池电压提出了可能性分布函数。一起安时计数器的PDF,测量的电压和PDF的区别决定了样品的重量。gydF4y2Ba
模型为基础,基于安时和缴纳方法相结合的框架先生粒子过滤器,它可以处理高度非线性系统。gydF4y2Ba
爵士的详细实现修正下面证明粒子滤波。gydF4y2Ba
构造重要性分布(gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba)使用gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
|gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
从之前的部分。因为SOC的方差确定粒子的分散,更大的方差将需要更大的粒子数达到一个稳定的估计。考虑计算的努力,一个系数gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
介绍了窄的协变方程(gydF4y2Ba
20.gydF4y2Ba)。的价值gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,我们将它设置为0.6,是一个权衡的准确性和计算速度。gydF4y2Ba
(19)gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
∼gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
(20)gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
∼gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.6gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
安时法,另一个SOC估计为每个粒子获得的时间(gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba−在方程(1)gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba)。因此一系列PDF实现的可能性gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
在每个PDF方程计算(gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
(21)gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
dgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
⋯gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
(22)gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
πgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
⋯gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
根据SOC-OCV曲线和电路模型,估计电压所示(gydF4y2Ba
23gydF4y2Ba)对每个粒子,它可以进一步扩展到PDF。实际电压的可能性gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
egydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
在不同的pdf文档表示(gydF4y2Ba
24gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
(23)gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
⋯gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(24)gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
egydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
πgydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
egydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
egydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
UgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
⋯gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(给出的权重gydF4y2Ba
25gydF4y2Ba),这是步骤2和3的组合。gydF4y2Ba
(25)gydF4y2Ba
wgydF4y2Ba
~gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
wgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
VgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
egydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
⋯gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
进行重采样算法。gydF4y2Ba
滤波器的输出是(gydF4y2Ba
26gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba
27gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
(26)gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
wgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
(27)gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
wgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
OgydF4y2Ba
CgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
3所示。实验和讨论gydF4y2Ba
3.1。方法gydF4y2Ba
在实验中,SOC被定义为0时,放电电流小于0.1 2.5 V下恒压放电过程,和被定义为1时,充电电流小于0.1恒定电压为3.65 V。gydF4y2Ba
在每个实验的开始,gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba是0或1,确保实际吗gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba(gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)在测试期间随时可以通过应用库仑计数。当前序列的混合物达到高精度电池检测系统。高斯噪声是导入到估计算法与电压序列。然后,通过比较算法的性能评估gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba和估计gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba(gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba美国东部时间gydF4y2Ba)。量化的方法来评估的准确性SOC估计在方程(RMSE(均方根误差)gydF4y2Ba
28gydF4y2Ba)。因为的范围gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba是0到1,因此这里的RMSE应用已经规范化。gydF4y2Ba
(28)gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
EgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
^gydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
tgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
ngydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
最初的SOC估计算法中设置为0.6。值得注意的是,0和1之间的任何初始算法是可行的。18650年使用的电池是锂离子电池的额定容量1300 mAh。三种类型的实验如下:gydF4y2Ba
0.1脉冲充电测试验证算法的响应性能,与相对较小的电流。gydF4y2Ba
udd测试模拟驾驶考试。gydF4y2Ba
混合充电/放电测试评估算法在极端条件下。gydF4y2Ba
3.2。脉冲充电测试gydF4y2Ba
脉冲充电测试,初gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba等于0。白噪声的偏差(gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
0.0001)中添加当前序列。测试过程如下:gydF4y2Ba
0.65与恒定电流放电,直到电池电压达到2.5 V。gydF4y2Ba
放电与恒定电压2.5 V,直到放电电流低于0.1。gydF4y2Ba
休息十个小时gydF4y2Ba
0.1装5分钟。gydF4y2Ba
休息10分钟。gydF4y2Ba
重复4和5,直到电压达到4.2 V。gydF4y2Ba
结束。gydF4y2Ba
在步骤3中,电池完全放电(gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba= 0),而在步骤7,电池完全充电(gydF4y2Ba
SOCgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba= 1)。当粒子数目gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
是100,总的结果是如图gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba和gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
估计和实际soc在脉冲充电测试。gydF4y2Ba
相同的测试数据,该算法运行100次验证粒子滤波的鲁棒性。所示的均方根误差和标准差是方程(gydF4y2Ba
29日gydF4y2Ba)。同样,RMSE所剩下的纸是100个测试的结果。整个RMSE低于1%,这在大多数在线应用程序就足够了。振荡出现在SOC = 1的错误可能是因为SOC-OCV曲线中提到的部分gydF4y2Ba
2.2gydF4y2Ba与精密SOC-OCV测量,可以消除。该算法在本文提出的另一个优点展品非常快速反应,如图gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba。仅仅需要2秒的算法达到稳定值(0),从初始值0.6。gydF4y2Ba
(29)gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
EgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.009567gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.003671gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
第一个16秒内的SOC估算下脉冲充电测试。gydF4y2Ba
粒子滤波的粒子数决定了算法的精度和速度。图gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba演示了相同的RMSE脉冲充电测试,在不同的粒子数。很明显,更多的颗粒导致更高的精度。在一个极端的例子,方程(gydF4y2Ba
30.gydF4y2Ba)是由于粒子数量设置为500时,代表该算法可以达到的最高精确度。然而,计算工作量增加数量急剧增加。达到一个平衡在权衡,25至100数量将是一个不错的选择。gydF4y2Ba
(30)gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
EgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.007364gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.002124gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
RMSE不同粒子数下脉冲充电测试。gydF4y2Ba
3.3。udd测试gydF4y2Ba
测功器试验,udd测试代表城市驾驶环境,它经常被用于轻型汽车测试。最初的udd显现出速度时间图,这是翻译成这个实验电流和时间的关系。锂离子电池的电流和电压下udd测试数据所示gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba和gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba,分别。在这个模拟过程中,电流和电压急剧变化,对SOC估计这应该是一个挑战。此外,偏差白噪声(gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
0.05)添加到当前序列。gydF4y2Ba
(31)gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
EgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.004773gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.002712gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
udd下细胞电流测试。gydF4y2Ba
电池电压下udd测试。gydF4y2Ba
数据gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba和gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba测试结果的细节和RMSE 100粒子方程所示(gydF4y2Ba
31日gydF4y2Ba)。类似于脉冲充电测试,该算法表达快速反应的能力。与此同时,有趣的是,算法更好的性能比脉冲充电测试。一个可能的解释是,该算法对当前的规模很敏感。该算法可能更多地依赖于电压如果当前相对较小,这可能导致更大的错误。在图gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba,更多的趋势导致较小的误差是不那么重要,比较的脉冲充电测试。gydF4y2Ba
估计SOC和udd的SOC测试。gydF4y2Ba
第一个16秒内的SOC估算下udd测试。gydF4y2Ba
RMSE udd测试下不同粒子数。gydF4y2Ba
3.4。混合充电/放电测试gydF4y2Ba
在过去的两个部分,实验是纯粹的充电或放电,而在这一节中,混合进行充放电测试,与当前高达10,这是接近电池的限制。偏差白噪声(gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
0.05)添加到当前序列。锂离子电池的电流和电压下混合充电/放电测试数据所示gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba和gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba,结果在图所示gydF4y2Ba
14gydF4y2Ba和gydF4y2Ba
15gydF4y2Ba和方程(gydF4y2Ba
32gydF4y2Ba)。该算法在这种极端条件下保持稳定和准确。在图gydF4y2Ba
14gydF4y2Ba,估计误差相对中间的测试,但它后来被淘汰。gydF4y2Ba
(32)gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
EgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.004891gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.002422gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
细胞目前在混合充电/放电测试。gydF4y2Ba
电池电压下混合充电/放电测试。gydF4y2Ba
SOC估计和实际SOC在混合充电/放电测试。gydF4y2Ba
RMSE不同粒子数下混合充电/放电测试。gydF4y2Ba