基于卡尔曼滤波的锂离子电池SOC在线估算性能分析
发布时间：2021-03-08 12:51
21世纪以来,电化学储能广泛应用于电力系统,成为电力系统中除抽数蓄能外规模最大的储能类型,各类电化学储能技术中,锂离子电池的累计装机规模最大。由于锂离子电池的高昂成本,为保证锂离子电池的安全、高效运行,需要对其荷电状态（State of Charge,SOC）进行估算。卡尔曼滤波器由于其精度较高,计算复杂度适中,应用广泛在锂离子电池的SOC估计中。然而,基于卡尔曼滤波器的SOC估算效果容易受滤波器参数设置、电压电流测量精度和电池模型精度等因素的影响,厘清SOC估算精度与各因素之间的定量关系,成为其走向应用的重要环节,也是进一步改进该方法的前提条件,具有十分重要的意义。在上述背景下,本文从卡尔曼滤波器应用于SOC估算时的计算流程入手,给出了引起SOC估算误差的误差源,并推导了各误差源下SOC估算误差的时域表达式和z域传递函数,并进一步借此分析了初始SOC偏差、电压量测误差、电流测量误差和电池各参数误差对SOC估算结果的影响。本文主要工作和获得的结论如下:（1）简述了卡尔曼滤波器的基本理论,介绍了锂离子电池的等效数学模型和电路结构;进一步给出了基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）和锂离子电池的2...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－４电池测试实验流程??
图２－３基于ＥＫＦ估算ＳＯＣ的计算流程图??
山东大学硕士学位论文??２．４．１?ＨＰＰＣ试验及电池觀参数翩??选用山东某公司生产的５Ａｈ三元电池，其技术参数如表２－１所示。ＨＰＰＣ试??验在全ＳＯＣ范围内每５％进行一次充放电脉冲测试；充放电脉冲幅值均为１Ｃ，??持续ｌ〇ｓ，脉冲间静置９０ｓ；使用０．２Ｃ倍率调整ＳＯＣ，调整后静置１５ｍｉｒｕ图２－５??给出了放电ＨＰＰＣ试验过程中的电流和电压波形。??表２－１?电池的技术参数??项ｇ?标准?备注???标称容量?５０００ｍＡｈ?０．５Ｃ，本型号１Ｃ电流值为５０００ｍＡ??＾?最小容量?＿４９００ｍＡｈ?—?０．５Ｃ??标称电压?３．６?Ｖ??交流内阻?夕０ｍｄ￣?胃??’由艺什｜充电截止电压４．２±０．０２Ｖ?０．５Ｃ恒流充电至４．２Ｖ，?——??允电余千｜充电截止电ｉ￣?０．０１Ｃ?恒压充电至电流降至０．０１Ｃ??最大充电电流?５．０Ａ?＾??放电截至电压?２．７５Ｖ?＾??标准持续放电电流?２．５Ａ?￣￣??——?■该电流为电芯组合时建议的最大使用??快速持续放电电流５．°Ａ?識Ｓ亲超???过６０°Ｃ为基准。???最大持续放电电流＾?１０Ａ?只限单体电池??脉冲放电电流?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）充电电流?（ｂ）端电压??图２－５?ＨＰＰＣ试验端电压和充电电流曲线??基于２阶ＲＣ模型，参数识别结果如图２－６所示。其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]江苏电网侧百兆瓦级电池储能电站运行与控制分析[J]. 李建林,牛萌,王上行,周京华,袁晓冬. 电力系统自动化. 2020(02)
[2]江苏电网侧电池储能电站建设运行的启示[J]. 李建林,王上行,袁晓冬,雷震,惠东. 电力系统自动化. 2018(21)
[3]基于模型的锂离子电池SOC及SOH估计方法研究进展[J]. 沈佳妮,贺益君,马紫峰. 化工学报. 2018(01)
[4]电池储能系统运行控制与应用方法综述及展望[J]. 李相俊,王上行,惠东. 电网技术. 2017(10)
[5]储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势[J]. 李建林,马会萌,惠东. 电工技术学报. 2016(14)
[6]电动汽车用动力电池发展综述[J]. 丁玲. 电源技术. 2015(07)
[7]基于放电试验法的机载蓄电池SOC估计方法研究[J]. 尚丽平,王顺利,李占锋,范世军,夏承成. 电源学报. 2014(01)
[8]国家风光储输示范工程介绍及其典型运行模式分析[J]. 高明杰,惠东,高宗和,雷为民,李建林,王银明. 电力系统自动化. 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). 电力电子技术. 2011(12)
[10]提高安时积分法估算电池SOC精度的方法比较[J]. 李哲,卢兰光,欧阳明高. 清华大学学报(自然科学版). 2010(08)
博士论文
[1]基于数据模型融合的电动车辆动力电池组状态估计研究[D]. 熊瑞.北京理工大学 2014
[2]电池储能系统及其在风—储孤网中的运行与控制[D]. 彭思敏.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]汽车造型中姿态的认知与影响因素研究[D]. 陈阳.华中科技大学 2019
[2]锂离子电池状态估计的色噪声冲击研究[D]. 杜连波.北京理工大学 2015
[3]卡尔曼滤波器设计及其应用研究[D]. 杨丹.湘潭大学 2014
[4]基于EKF的电动汽车用锂离子电池SOC估算方法研究[D]. 刘浩.北京交通大学 2010
本文编号：3071075
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－４电池测试实验流程??
图２－３基于ＥＫＦ估算ＳＯＣ的计算流程图??
山东大学硕士学位论文??２．４．１?ＨＰＰＣ试验及电池觀参数翩??选用山东某公司生产的５Ａｈ三元电池，其技术参数如表２－１所示。ＨＰＰＣ试??验在全ＳＯＣ范围内每５％进行一次充放电脉冲测试；充放电脉冲幅值均为１Ｃ，??持续ｌ〇ｓ，脉冲间静置９０ｓ；使用０．２Ｃ倍率调整ＳＯＣ，调整后静置１５ｍｉｒｕ图２－５??给出了放电ＨＰＰＣ试验过程中的电流和电压波形。??表２－１?电池的技术参数??项ｇ?标准?备注???标称容量?５０００ｍＡｈ?０．５Ｃ，本型号１Ｃ电流值为５０００ｍＡ??＾?最小容量?＿４９００ｍＡｈ?—?０．５Ｃ??标称电压?３．６?Ｖ??交流内阻?夕０ｍｄ￣?胃??’由艺什｜充电截止电压４．２±０．０２Ｖ?０．５Ｃ恒流充电至４．２Ｖ，?——??允电余千｜充电截止电ｉ￣?０．０１Ｃ?恒压充电至电流降至０．０１Ｃ??最大充电电流?５．０Ａ?＾??放电截至电压?２．７５Ｖ?＾??标准持续放电电流?２．５Ａ?￣￣??——?■该电流为电芯组合时建议的最大使用??快速持续放电电流５．°Ａ?識Ｓ亲超???过６０°Ｃ为基准。???最大持续放电电流＾?１０Ａ?只限单体电池??脉冲放电电流?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）充电电流?（ｂ）端电压??图２－５?ＨＰＰＣ试验端电压和充电电流曲线??基于２阶ＲＣ模型，参数识别结果如图２－６所示。其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]江苏电网侧百兆瓦级电池储能电站运行与控制分析[J]. 李建林,牛萌,王上行,周京华,袁晓冬. 电力系统自动化. 2020(02)
[2]江苏电网侧电池储能电站建设运行的启示[J]. 李建林,王上行,袁晓冬,雷震,惠东. 电力系统自动化. 2018(21)
[3]基于模型的锂离子电池SOC及SOH估计方法研究进展[J]. 沈佳妮,贺益君,马紫峰. 化工学报. 2018(01)
[4]电池储能系统运行控制与应用方法综述及展望[J]. 李相俊,王上行,惠东. 电网技术. 2017(10)
[5]储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势[J]. 李建林,马会萌,惠东. 电工技术学报. 2016(14)
[6]电动汽车用动力电池发展综述[J]. 丁玲. 电源技术. 2015(07)
[7]基于放电试验法的机载蓄电池SOC估计方法研究[J]. 尚丽平,王顺利,李占锋,范世军,夏承成. 电源学报. 2014(01)
[8]国家风光储输示范工程介绍及其典型运行模式分析[J]. 高明杰,惠东,高宗和,雷为民,李建林,王银明. 电力系统自动化. 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). 电力电子技术. 2011(12)
[10]提高安时积分法估算电池SOC精度的方法比较[J]. 李哲,卢兰光,欧阳明高. 清华大学学报(自然科学版). 2010(08)
博士论文
[1]基于数据模型融合的电动车辆动力电池组状态估计研究[D]. 熊瑞.北京理工大学 2014
[2]电池储能系统及其在风—储孤网中的运行与控制[D]. 彭思敏.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]汽车造型中姿态的认知与影响因素研究[D]. 陈阳.华中科技大学 2019
[2]锂离子电池状态估计的色噪声冲击研究[D]. 杜连波.北京理工大学 2015
[3]卡尔曼滤波器设计及其应用研究[D]. 杨丹.湘潭大学 2014
[4]基于EKF的电动汽车用锂离子电池SOC估算方法研究[D]. 刘浩.北京交通大学 2010
本文编号：3071075
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