基于串聯(lián)卡爾曼濾波器的混合動(dòng)力/純電動(dòng)汽車電池SOC估算

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基于串聯(lián)卡爾曼濾波器的混合動(dòng)力/純電動(dòng)汽車電池SOC估算

提出利用“串聯(lián)式卡爾曼濾波”法估算混合動(dòng)力/純電動(dòng)汽車使用電池的SOC（充電狀態(tài)）值。該方法涉及兩個(gè)卡爾曼濾波器串聯(lián)組合的使用：①用于參數(shù)估算來減少參數(shù)中的噪聲；②用于OCV（開路電壓）估算來減少OCV中的噪聲。

該方法提供了針對以下3個(gè)問題的解決方案：①電池模型的復(fù)雜度；②電池參數(shù)隨時(shí)間變化；③傳感器誤差。關(guān)于第1個(gè)問題，因?yàn)殡姵貎?nèi)部發(fā)生了復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，而簡化的機(jī)理模型又不適于SOC的估算，因此需要一個(gè)簡單且準(zhǔn)確的電池模型。關(guān)于第2個(gè)問題，混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車的電池在外部溫度變化時(shí)會(huì)頻繁地充放電。惡劣的環(huán)境會(huì)迫使電池參數(shù)改變，因此SOC估算不是簡單直接的。針對第3個(gè)問題，由于傳感器不能準(zhǔn)確地安裝在車輛上，因此使得SOC估算更加困難。而所提出的串聯(lián)式卡爾曼濾波方法具有準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性好、平滑度高的優(yōu)點(diǎn)。通過在混合動(dòng)力汽車操作環(huán)境下進(jìn)行一系列仿真，驗(yàn)證了該方法的有效性。

由于電動(dòng)汽車運(yùn)行環(huán)境不同于混合動(dòng)力汽車運(yùn)行環(huán)境，如電動(dòng)汽車的電流分布不同于混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車比混合動(dòng)力汽車具有更高的電容量，因此還需要在電動(dòng)汽車運(yùn)行環(huán)境下驗(yàn)證該方法。此外，電動(dòng)汽車電池SOC估算所需的正確性、穩(wěn)定性和/平滑性也不同于混合動(dòng)力汽車電池，因此需要改善該方法在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)正確、穩(wěn)定、平滑的SOC估算，這也是未來的任務(wù)之一。

刊名：Electrical Engineering in Japan（英）

刊期：2014年第2期

作者：Atsushi Baba

編譯：王欣欣