锂电池分数阶建模与荷电状态估计研究

发布时间：2021-06-11 23:38

　　基于分数阶微积分理论及实际电容在本质上是分数阶的事实,整数阶建模会导致算法不精确。因此,针对这一问题,建立锂电池分数阶PNGV等效电路模型并进行理论分析,通过混合脉冲功率特性实验（HPPC）对模型参数进行辨识。针对所建的模型,建立离散状态方程和测量方程,运用分数阶卡尔曼滤波算法（FOKF）预测电池荷电状态（SOC）,并将所得的结果与无迹卡尔曼滤波算法（UKF）、实验参考值进行比较。结果表明,建立的分数阶模型更能真实地模拟电池的极化效应和充放电特性,所构造的FOKF算法在估算精度和跟踪速度上也有一定的提高。 

【文章来源】：电源技术. 2020,44(07)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

图１中，为开路电压，当ＳＯＣ减少时，也会跟着下??

究与设计??ＺＺＺＺ??图２?１４与ＳＯＣ的关系曲线??１．３仿真模型的建立与分析??本文在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立了如图３的仿真框图［１°］，??其中子模块以电容阶数为０．８为例，如图３（ｂ）所示。图３是以??ＳＯＯｌ为例，将真实的值和脉冲电流值，及通过模型辨识??所求取的各参数作为输人，得到电容的阶数分别在整数阶、０．８??阶和０．９阶时仿真模型的输出队值，将其与实验输出的值??进行比较。??图３?锂电池ＰＮＧＶ仿真模型??本文通过ＨＰＰＣ放电工况对模型进行仿真。［０?ｓ，?１０?ｓ］内??无电流通过，［１０?ｓ，２０?ｓ］内放电电流为４．８?Ａ，?［２０?ｓ，６０?ｓ］内断??流，［６０?ｓ，７０?ｓ］内充电电流为３．６?Ａ。图４所示为ＨＰＰＣ放电工??况下整数阶模型、０．８阶模型、０．９阶模型仿真值和实验值的曲??线比较。??１—整数阶?０．Ｈ阶?０．９阶?实验参考值ｉ??图４?ＨＰＰＣ放电工况下的端电压波形??从图４中可见，在［１０?ｓ，２０?ｓ］内，整数阶模型中的队值下??降得更快，而０．８阶模型和０．９阶模型考虑到电容是一种分数??阶元件而队值下降得较缓，与真实的实验值更接近。而且，从??图４中可以细微地看出，０．８阶模型和０．９阶模型在［１０?ｓ，２０?ｓ］??内不是一条直线，而是一条曲线，更好地模拟电池在放电过程??产生的极化效应对电压的影响。在［２０?ｓ，６０?ｓ］区间内，曲线都??会因为电池内部存在极化效应，在断流的瞬间电压极速上升??后再缓慢上升。从图４中，可以很清晰地得到整数阶与实验值??的差值大于分数阶与实验值的差值，其中，０．９阶曲线比０．８阶??曲线更接近于实验

究与设计??ＺＺＺＺ??图２?１４与ＳＯＣ的关系曲线??１．３仿真模型的建立与分析??本文在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立了如图３的仿真框图［１°］，??其中子模块以电容阶数为０．８为例，如图３（ｂ）所示。图３是以??ＳＯＯｌ为例，将真实的值和脉冲电流值，及通过模型辨识??所求取的各参数作为输人，得到电容的阶数分别在整数阶、０．８??阶和０．９阶时仿真模型的输出队值，将其与实验输出的值??进行比较。??图３?锂电池ＰＮＧＶ仿真模型??本文通过ＨＰＰＣ放电工况对模型进行仿真。［０?ｓ，?１０?ｓ］内??无电流通过，［１０?ｓ，２０?ｓ］内放电电流为４．８?Ａ，?［２０?ｓ，６０?ｓ］内断??流，［６０?ｓ，７０?ｓ］内充电电流为３．６?Ａ。图４所示为ＨＰＰＣ放电工??况下整数阶模型、０．８阶模型、０．９阶模型仿真值和实验值的曲??线比较。??１—整数阶?０．Ｈ阶?０．９阶?实验参考值ｉ??图４?ＨＰＰＣ放电工况下的端电压波形??从图４中可见，在［１０?ｓ，２０?ｓ］内，整数阶模型中的队值下??降得更快，而０．８阶模型和０．９阶模型考虑到电容是一种分数??阶元件而队值下降得较缓，与真实的实验值更接近。而且，从??图４中可以细微地看出，０．８阶模型和０．９阶模型在［１０?ｓ，２０?ｓ］??内不是一条直线，而是一条曲线，更好地模拟电池在放电过程??产生的极化效应对电压的影响。在［２０?ｓ，６０?ｓ］区间内，曲线都??会因为电池内部存在极化效应，在断流的瞬间电压极速上升??后再缓慢上升。从图４中，可以很清晰地得到整数阶与实验值??的差值大于分数阶与实验值的差值，其中，０．９阶曲线比０．８阶??曲线更接近于实验


本文编号：3225493