基于卡爾曼濾波的鋰離子電池SOC在線估算性能分析
發(fā)布時間:2021-03-08 12:51
21世紀以來,電化學(xué)儲能廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng),成為電力系統(tǒng)中除抽數(shù)蓄能外規(guī)模最大的儲能類型,各類電化學(xué)儲能技術(shù)中,鋰離子電池的累計裝機規(guī)模最大。由于鋰離子電池的高昂成本,為保證鋰離子電池的安全、高效運行,需要對其荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)進行估算?柭鼮V波器由于其精度較高,計算復(fù)雜度適中,應(yīng)用廣泛在鋰離子電池的SOC估計中。然而,基于卡爾曼濾波器的SOC估算效果容易受濾波器參數(shù)設(shè)置、電壓電流測量精度和電池模型精度等因素的影響,厘清SOC估算精度與各因素之間的定量關(guān)系,成為其走向應(yīng)用的重要環(huán)節(jié),也是進一步改進該方法的前提條件,具有十分重要的意義。在上述背景下,本文從卡爾曼濾波器應(yīng)用于SOC估算時的計算流程入手,給出了引起SOC估算誤差的誤差源,并推導(dǎo)了各誤差源下SOC估算誤差的時域表達式和z域傳遞函數(shù),并進一步借此分析了初始SOC偏差、電壓量測誤差、電流測量誤差和電池各參數(shù)誤差對SOC估算結(jié)果的影響。本文主要工作和獲得的結(jié)論如下:(1)簡述了卡爾曼濾波器的基本理論,介紹了鋰離子電池的等效數(shù)學(xué)模型和電路結(jié)構(gòu);進一步給出了基于擴展卡爾曼濾波器(EKF)和鋰離子電池的2...
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-4電池測試實驗流程??
圖2-3基于EKF估算SOC的計算流程圖??
山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??2.4.1?HPPC試驗及電池觀參數(shù)翩??選用山東某公司生產(chǎn)的5Ah三元電池,其技術(shù)參數(shù)如表2-1所示。HPPC試??驗在全SOC范圍內(nèi)每5%進行一次充放電脈沖測試;充放電脈沖幅值均為1C,??持續(xù)l〇s,脈沖間靜置90s;使用0.2C倍率調(diào)整SOC,調(diào)整后靜置15miru圖2-5??給出了放電HPPC試驗過程中的電流和電壓波形。??表2-1?電池的技術(shù)參數(shù)??項g?標準?備注???標稱容量?5000mAh?0.5C,本型號1C電流值為5000mA??^?最小容量?_4900mAh?—?0.5C??標稱電壓?3.6?V??交流內(nèi)阻?夕0md ̄?胃??’由藝什|充電截止電壓4.2±0.02V?0.5C恒流充電至4.2V,?——??允電余千|充電截止電i ̄?0.01C?恒壓充電至電流降至0.01C??最大充電電流?5.0A?^??放電截至電壓?2.75V?^??標準持續(xù)放電電流?2.5A? ̄ ̄??——?■該電流為電芯組合時建議的最大使用??快速持續(xù)放電電流5.°A?識S親超???過60°C為基準。???最大持續(xù)放電電流^?10A?只限單體電池??脈沖放電電流?15A.?5s???6「?4.5?-??-6??1?J?1?1?2.5??1?1?1?1??0?1?2?3?4?0?12?3?4??xlO4?'(s)?x\0A??(a)充電電流?(b)端電壓??圖2-5?HPPC試驗端電壓和充電電流曲線??基于2階RC模型,參數(shù)識別結(jié)果如圖2-6所示。其中
【參考文獻】:
期刊論文
[1]江蘇電網(wǎng)側(cè)百兆瓦級電池儲能電站運行與控制分析[J]. 李建林,牛萌,王上行,周京華,袁曉冬. 電力系統(tǒng)自動化. 2020(02)
[2]江蘇電網(wǎng)側(cè)電池儲能電站建設(shè)運行的啟示[J]. 李建林,王上行,袁曉冬,雷震,惠東. 電力系統(tǒng)自動化. 2018(21)
[3]基于模型的鋰離子電池SOC及SOH估計方法研究進展[J]. 沈佳妮,賀益君,馬紫峰. 化工學(xué)報. 2018(01)
[4]電池儲能系統(tǒng)運行控制與應(yīng)用方法綜述及展望[J]. 李相俊,王上行,惠東. 電網(wǎng)技術(shù). 2017(10)
[5]儲能技術(shù)融合分布式可再生能源的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 李建林,馬會萌,惠東. 電工技術(shù)學(xué)報. 2016(14)
[6]電動汽車用動力電池發(fā)展綜述[J]. 丁玲. 電源技術(shù). 2015(07)
[7]基于放電試驗法的機載蓄電池SOC估計方法研究[J]. 尚麗平,王順利,李占鋒,范世軍,夏承成. 電源學(xué)報. 2014(01)
[8]國家風(fēng)光儲輸示范工程介紹及其典型運行模式分析[J]. 高明杰,惠東,高宗和,雷為民,李建林,王銀明. 電力系統(tǒng)自動化. 2013(01)
[9]Battery Management System Used in Electric Vehicles[J]. JIANG Jiu-chun,WEN Feng,WEN Jia-peng,ZHANG Cai-ping(School of Electrical Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China). 電力電子技術(shù). 2011(12)
[10]提高安時積分法估算電池SOC精度的方法比較[J]. 李哲,盧蘭光,歐陽明高. 清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(08)
博士論文
[1]基于數(shù)據(jù)模型融合的電動車輛動力電池組狀態(tài)估計研究[D]. 熊瑞.北京理工大學(xué) 2014
[2]電池儲能系統(tǒng)及其在風(fēng)—儲孤網(wǎng)中的運行與控制[D]. 彭思敏.上海交通大學(xué) 2013
碩士論文
[1]汽車造型中姿態(tài)的認知與影響因素研究[D]. 陳陽.華中科技大學(xué) 2019
[2]鋰離子電池狀態(tài)估計的色噪聲沖擊研究[D]. 杜連波.北京理工大學(xué) 2015
[3]卡爾曼濾波器設(shè)計及其應(yīng)用研究[D]. 楊丹.湘潭大學(xué) 2014
[4]基于EKF的電動汽車用鋰離子電池SOC估算方法研究[D]. 劉浩.北京交通大學(xué) 2010
本文編號:3071075
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-4電池測試實驗流程??
圖2-3基于EKF估算SOC的計算流程圖??
山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??2.4.1?HPPC試驗及電池觀參數(shù)翩??選用山東某公司生產(chǎn)的5Ah三元電池,其技術(shù)參數(shù)如表2-1所示。HPPC試??驗在全SOC范圍內(nèi)每5%進行一次充放電脈沖測試;充放電脈沖幅值均為1C,??持續(xù)l〇s,脈沖間靜置90s;使用0.2C倍率調(diào)整SOC,調(diào)整后靜置15miru圖2-5??給出了放電HPPC試驗過程中的電流和電壓波形。??表2-1?電池的技術(shù)參數(shù)??項g?標準?備注???標稱容量?5000mAh?0.5C,本型號1C電流值為5000mA??^?最小容量?_4900mAh?—?0.5C??標稱電壓?3.6?V??交流內(nèi)阻?夕0md ̄?胃??’由藝什|充電截止電壓4.2±0.02V?0.5C恒流充電至4.2V,?——??允電余千|充電截止電i ̄?0.01C?恒壓充電至電流降至0.01C??最大充電電流?5.0A?^??放電截至電壓?2.75V?^??標準持續(xù)放電電流?2.5A? ̄ ̄??——?■該電流為電芯組合時建議的最大使用??快速持續(xù)放電電流5.°A?識S親超???過60°C為基準。???最大持續(xù)放電電流^?10A?只限單體電池??脈沖放電電流?15A.?5s???6「?4.5?-??-6??1?J?1?1?2.5??1?1?1?1??0?1?2?3?4?0?12?3?4??xlO4?'(s)?x\0A??(a)充電電流?(b)端電壓??圖2-5?HPPC試驗端電壓和充電電流曲線??基于2階RC模型,參數(shù)識別結(jié)果如圖2-6所示。其中
【參考文獻】:
期刊論文
[1]江蘇電網(wǎng)側(cè)百兆瓦級電池儲能電站運行與控制分析[J]. 李建林,牛萌,王上行,周京華,袁曉冬. 電力系統(tǒng)自動化. 2020(02)
[2]江蘇電網(wǎng)側(cè)電池儲能電站建設(shè)運行的啟示[J]. 李建林,王上行,袁曉冬,雷震,惠東. 電力系統(tǒng)自動化. 2018(21)
[3]基于模型的鋰離子電池SOC及SOH估計方法研究進展[J]. 沈佳妮,賀益君,馬紫峰. 化工學(xué)報. 2018(01)
[4]電池儲能系統(tǒng)運行控制與應(yīng)用方法綜述及展望[J]. 李相俊,王上行,惠東. 電網(wǎng)技術(shù). 2017(10)
[5]儲能技術(shù)融合分布式可再生能源的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 李建林,馬會萌,惠東. 電工技術(shù)學(xué)報. 2016(14)
[6]電動汽車用動力電池發(fā)展綜述[J]. 丁玲. 電源技術(shù). 2015(07)
[7]基于放電試驗法的機載蓄電池SOC估計方法研究[J]. 尚麗平,王順利,李占鋒,范世軍,夏承成. 電源學(xué)報. 2014(01)
[8]國家風(fēng)光儲輸示范工程介紹及其典型運行模式分析[J]. 高明杰,惠東,高宗和,雷為民,李建林,王銀明. 電力系統(tǒng)自動化. 2013(01)
[9]Battery Management System Used in Electric Vehicles[J]. JIANG Jiu-chun,WEN Feng,WEN Jia-peng,ZHANG Cai-ping(School of Electrical Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China). 電力電子技術(shù). 2011(12)
[10]提高安時積分法估算電池SOC精度的方法比較[J]. 李哲,盧蘭光,歐陽明高. 清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(08)
博士論文
[1]基于數(shù)據(jù)模型融合的電動車輛動力電池組狀態(tài)估計研究[D]. 熊瑞.北京理工大學(xué) 2014
[2]電池儲能系統(tǒng)及其在風(fēng)—儲孤網(wǎng)中的運行與控制[D]. 彭思敏.上海交通大學(xué) 2013
碩士論文
[1]汽車造型中姿態(tài)的認知與影響因素研究[D]. 陳陽.華中科技大學(xué) 2019
[2]鋰離子電池狀態(tài)估計的色噪聲沖擊研究[D]. 杜連波.北京理工大學(xué) 2015
[3]卡爾曼濾波器設(shè)計及其應(yīng)用研究[D]. 楊丹.湘潭大學(xué) 2014
[4]基于EKF的電動汽車用鋰離子電池SOC估算方法研究[D]. 劉浩.北京交通大學(xué) 2010
本文編號:3071075
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