基于扩展卡尔曼粒子滤波算法的锂电池SOC 估计———赵又群暋周晓凤暋刘英杰 通过计算,EKF、PF 和 EKPF 三 种 不 同 电 池 SOC 估计算法 的 均 方 根 误 差 和 单 次 平 均 消 耗 时 间的值如表2所示。 表2暋EKF、PF和 EKPF估计SOC 性能比较 EKF PF EKPF 2.7157 49.3150 214.8240 0.0583 0.0412 0.0254 算法 均方根误差 单次平均消耗时间(s) 暋暋从图3和表2 的 仿 真 试 验 结 果 可 以 看 出,基 于锂电池混合噪声模型的EKPF 算法 精 度 较 高, 既说明了算法的优越性,也表明了模型的准确性。 单独使 用PF 算 法 时 抖 动 很 明 显,而 EKPF 算 法 则比较平滑,在均方根误差的指标上也优于EKF 算法和PF 算法,但由于算法复杂,计算量相对较 大,故单次平均消耗时间相对较长。 5暋结束语 外界温度、循环次数、瞬间大电流等因素的影 响,会使电池的极化内阻、可使用容量存在较大差 异,在估计电池SOC 时往往存在较大误差甚至发 散。为抑制电流漂移的干扰、系统非线性、算法发 散以及算法本身 的 抖 动,本 文 基 于 锂 电 池 混 合 噪 声模型,应 用 EKPF 算 法 对 锂 电 池SOC 进 行 估 计。仿真试验 结 果 表 明,EKPF 算 法 能 有 效 地 估 计锂电池荷电状态。 参考文献: [1]暋郭炳焜,徐徽,王先友,等.锂离子电池[M].长 沙:中 南大学出版社,2002. [2]暋CaiC H,DuD,LiuZY.BatteryState飊of飊charge (SOC)EstimationUsingAdaptiveNeuro飊fuzzyIn灢 ferenceSystem(ANFIS)[C]//IEEEInternational Conferenceon Fuzzy Systems.St.Louis,MO, UnitedStates,2003:1068飊1073. [3]暋林成 涛,王 军 平,陈 全 世,等.用 改 进 的 安 时 计 量 法 估计电 动 汽 车 动 力 电 池 SOC[J].清 华 大 学 学 报, 2006,46(2):247飊251. LinChengtao,WangJunping,ChenQuanshi,etal. ImprovedAhCountingMethodforStateofCharge EstimationofElectricVehicleBatteries[J].Journal ofTsinghuaUniversity(ScienceandTechnology), 2006,46(2):247飊251. [4]暋MarkE.AdaptiveStateofChargeAlgorithmfor NickelMetalHydrideBatteriesIncludingHysteresis Phenomena[J].JournalofPowerSource,2004,126 (1):236飊249. [5]暋曾洁,卜 凡 涛.基 于 多 项 式 回 归 算 法 的 锂 电 池SOC 估测[J].大连交通大学学报,2011,32(4):70飊74. ZengJie,BuFanTao.StudyofSOCEstimationand MeasurementofLi飊IonBatteryBasedonPolynomial RegressionAlgorithm[J].JournalofDalianJiaotong University,2011,32(4):70飊74. [6]暋PlettGL.ExtendedKalmanFilteringforBattery ManagementSystemsofLiPB飊basedHEVBattery Packs[J].JournalofPowerSources,2004,134(2): 277飊292. [7]暋范波,田晓辉,马建伟.基于EKF的动力锂电池SOC 状态预测[J].电源技术,2010,34(8):797飊799. FanBo,TianXiaohui,MaJianwei.Ekf飊BasedEstima灢 tionofLithium飊IonTraction飊BatterySOC[J].Chinese JournalofPowerSources,2010,34(8):797飊799. [8]暋夏超英,张术,孙宏 涛.基 于 推 广 卡 尔 曼 滤 波 算 法 的 SOC 估算策略[J].电源技术,2007,31(5):414飊417. XiaChaoying,ZhangShu,SunHongtao.AStrategy ofEstimatingStateofChargeBasedonExtended Kalman Filter [J].Chinese Journal of Power Sources,2007,31(5):414飊417. [9]暋李超,刘忠 庆.基 于 参 数 与 状 态 联 合 估 算 的SOC 预 测法[J].电源技术,2012,36(3):362飊365. LiChao,LiuZhongqing.SOCEstimateBasedonJoint DeterminationofParametersandStates[J].Chinese JournalofPowerSources,2012,36(3):362飊365. [10]暋戴海 峰,魏 学 哲,孙 泽 昌.基 于 扩 展 卡 尔 曼 滤 波 算 法的燃料电池车用 锂 离 子 动 力 电 池 荷 电 状 态 估 计 [J].机械工程学报,2007,43(2):92飊95. DaiHaifeng,WeiXuezhe,SunZechang,Estimate StateofChargeofPowerLithium飊IonBatteries UsedonFuelCellHybrid Vehiclewith Method BasedonExtendedKalmanFiltering[J].Chinese JournalofMechanicalEngineering,2007,143(2): 92飊95. [11]暋LiyeWang,LifangWang,ChenglinLiao.Research onImprovedEKFAlgorithm AppliedonEstimate EVBatterySOC[C]//2010 Adia飊PacificPower and Engergy Engineering Conference.Chengdu, China,2010:1飊4. [12]暋张洁.基 于 粒 子 滤 波 算 法 的 电 动 汽 车 剩 余 电 量 动 态估计研究[D].北京:北京交通大学,2012. [13]暋刘新天.电 源 管 理 系 统 设 计 及 参 数 估 计 策 略 研 究 [D].合肥:中国科学技术大学,2011. [14]暋庞 中 华,崔 红.系 统 辨 识 与 自 适 应 控 制 MATLAB 仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009. (编辑暋郭暋伟) 作者简介:赵又群,男,1968 年 生。 南 京 航 空 航 天 大 学 能 源 动 力 学院教授、博士研究生导师。研究方向为车辆 系 统 动 力 学。 发 表 论文120余篇。周晓凤,女,1988年 生。 南 京 航 空 航 天 大 学 能 源 动力学院车辆工程系硕士 研 究 生。 刘英杰,男,1982 年 生。 南 京 航空航天大学能源动力学院车辆工程系博士研究生。 ·793·