基于n-RC模型的锂离子电池开路电压算法

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作者 李菲 王旭巍 +2 位作者 李兆杰 张衍垒 张皓一 《电池》 北大核心 2025年第3期485-490,共6页

基于n阶电阻-电容(RC)等效电路模型,通过引入导数概念,消除需要迭代的项,提出改进的开路电压计算方法。该方法可在故障修复后解决偶发故障导致的迭代计算失效问题,实现开路电压的恢复计算,还支持在任意时段内计算开路电压。与传统等效... 基于n阶电阻-电容(RC)等效电路模型,通过引入导数概念,消除需要迭代的项,提出改进的开路电压计算方法。该方法可在故障修复后解决偶发故障导致的迭代计算失效问题,实现开路电压的恢复计算,还支持在任意时段内计算开路电压。与传统等效电路模型算法进行对比,并设计采样故障,以验证所提方法在开路电压恢复计算中的有效性。以6 A、9 A、12 A的电流倍率测试所提算法与传统算法之间的均方根误差:一阶RC模型下分别为0.163 5%、0.173 9%、0.172 6%;二阶RC模型下分别为0.181 5%、0.172 6%、0.188 8%;三阶RC模型下分别为0.183 8%、0.198 3%、0.213 3%。 展开更多

关键词 开路电压 n-rc等效电路模型 参数辨识 锂离子电池

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基于SRCKF的电动汽车锂离子电池荷电状态估计 被引量：5

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作者 肖仁鑫 李斌 +1 位作者 黄志强 贾现广 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第11期1443-1447,共5页

精确的电池荷电状态(state of charge,SOC)估计对提高新能源汽车电池管理系统的性能、电池使用安全性以及整车能量管理策略的准确性具有至关重要的作用。综合考虑电池模型精度和复杂度,建立了锂离子电池二阶RC等效电路模型,运用自适应... 精确的电池荷电状态(state of charge,SOC)估计对提高新能源汽车电池管理系统的性能、电池使用安全性以及整车能量管理策略的准确性具有至关重要的作用。综合考虑电池模型精度和复杂度,建立了锂离子电池二阶RC等效电路模型,运用自适应遗忘因子递推最小二乘法(adaptive forgetting factor-recursive least square,AFF-RLS)在线辨识模型参数。在此基础上,采用平方根容积卡尔曼滤波(square root cubature Kalman filter,SRCKF)估算电池SOC,使用动态应力测试工况(dynamic stress test,DST)对模型参数和SOC进行验证。研究结果表明,与无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)估算相比,SRCKF估算误差小、鲁棒性好。 展开更多

关键词 锂离子电池 荷电状态估计 二阶rc等效电路模型 自适应遗忘因子递推最小二乘法 平方根容积卡尔曼滤波

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人工心脏泵用锂电池关键健康因子估计

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作者 沈喆 陈海丰 +2 位作者 王媛惠 屈增 喻航 《电子测量技术》 北大核心 2025年第4期139-148,共10页

当前锂电池的健康状态估计技术主要聚焦于新能源汽车动力电池等非生命支持设备,推广于人工心脏泵用锂电池时,显著的工况差异和难以表征复杂电化学反应特性的简单模型限制了SOH估计的准确性与可靠性。为此,针对人工心脏泵用锂电池高阶模... 当前锂电池的健康状态估计技术主要聚焦于新能源汽车动力电池等非生命支持设备,推广于人工心脏泵用锂电池时,显著的工况差异和难以表征复杂电化学反应特性的简单模型限制了SOH估计的准确性与可靠性。为此,针对人工心脏泵用锂电池高阶模型计算复杂度与SOH准确性评估的固有矛盾,提出一种自优化的关键健康因子估计方法建立锂电池模型。首先,针对锂电池电化学系统电流电势非线性使得阻抗测不准而难以建立模型的问题,设计暂稳态的电化学阻抗谱法并利用自研EIS测试装置获取多温度多SOC多频率下的多维阻抗信息。然后,分析阻抗信息与电池健康状态之间的线性关系,建立最小化阻抗目标函数并利用改进的粒子群优化算法求解优化问题。最后,硬件在环仿真实验模拟人工心脏泵用锂电池脉动模式下的不同工况并验证了所提方法的可行性和有效性。实验结果表明,所提算法在不同荷电状态和不同温度下关键健康因子估计误差小于2%;与标准PSO算法相比,所提算法的估计精度提升了1.88%,满足人工心脏泵用锂电池高精度的模型建立要求和SOH估计。 展开更多

关键词 人工心脏泵用锂电池 健康状态 二阶rc等效电路模型 电化学阻抗谱法 粒子群优化算法 关键健康因子

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锂电池二阶RC等效电路模型参数辨识 被引量：34

4

作者 吴小慧 张兴敢 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期754-761,共8页

以锂电池二阶RC等效电路模型为研究对象,将电池模型RC参数的辨识问题归结为非线性最优化问题,建立非.线性最小二乘优化模型,采用Levenberg-Marquard(LM)算法对其进行求解.该优化问题不仅是非线性的,而且非凸,因此需要对优化算法中的初... 以锂电池二阶RC等效电路模型为研究对象,将电池模型RC参数的辨识问题归结为非线性最优化问题,建立非.线性最小二乘优化模型,采用Levenberg-Marquard(LM)算法对其进行求解.该优化问题不仅是非线性的,而且非凸,因此需要对优化算法中的初始值进行选取,同时放电电流大小的变化也会影响参数求解结果的稳健性.为解决这两个问.题,首次提出一种简单有效的RC参数初始值的选取方法和调整最优化模型中的目标函数的方法,保证该算法在不同放电电流情况下均能得到正确的解.仿真结果表明:在选定合适的初始值的情况下,该算法能够快速准确求解模型中的RC参数值. 展开更多

关键词 锂电池 二阶rc等效电路模型 参数辨识 最优化 参数初始值

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基于HPPC-FFRLS的锂电池等效模型参数在线辨识 被引量：1

5

作者 李长有 张颖 +1 位作者 赵勇 高国富 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期127-132,共6页

目的为了实现锂离子动力电池的高精度状态监测与分析,方法针对锂离子动力电池二阶RC等效电路模型的参数在线辨识展开研究。搭建锂离子动力电池二阶RC等效电路模型;利用开路电压法与安-时积分算法相结合的方式进行电池荷电状态(SOC)评估... 目的为了实现锂离子动力电池的高精度状态监测与分析,方法针对锂离子动力电池二阶RC等效电路模型的参数在线辨识展开研究。搭建锂离子动力电池二阶RC等效电路模型;利用开路电压法与安-时积分算法相结合的方式进行电池荷电状态(SOC)评估;通过HPPC测试实验数据进行等效电路模型的离线参数辨识;以离线辨识结果作为系统状态初值,结合带遗忘因子的递推最小二乘算法(FFRLS)对锂离子动力电池二阶RC等效电路模型参数进行在线辨识;利用Simulink搭建电池状态监测和充放电控制仿真系统,对基于在线辨识参数的模型进行仿真测试;利用可编程电源和电子负载搭建实验平台。结果对比在线辨识参数的系统仿真输出、离线辨识参数的系统仿真输出和实验数据,结果表明:基于HPPC-FFRLS在线辨识的模型仿真输出的误差相对于HPPC实验法减小了50%;在线辨识策略克服了环境温度、电池老化、充放电倍率等因素对参数的影响;仿真初期系统波动明显减小,等效模型系统动态跟踪具有更高的精度,鲁棒性更好。结论基于HPPC-FFRLS的锂电池等效模型在线辨识保证了模型参数的有效性,简化运算量的同时提高了模型精度。 展开更多

关键词 锂电池 二阶rc等效电路模型 HPPC测试 在线参数辨识 FFRLS

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基于扩展卡尔曼滤波的锂电池SOC估算 被引量：27

6

作者 王党树 王新霞 《电源技术》 CAS 北大核心 2019年第9期1458-1460,共3页

锂离子电池荷电状态SOC是反映电池及电源系统特性的重要参数,与电池安全性、寿命、效率密切相关。根据电池容量、阻抗、温度和充放电特性,建立二阶RC等效模型,鉴于传统卡尔曼滤波估算SOC误差过大,提出扩展卡尔曼滤波(EKF)与工作电压-荷... 锂离子电池荷电状态SOC是反映电池及电源系统特性的重要参数,与电池安全性、寿命、效率密切相关。根据电池容量、阻抗、温度和充放电特性,建立二阶RC等效模型,鉴于传统卡尔曼滤波估算SOC误差过大,提出扩展卡尔曼滤波(EKF)与工作电压-荷电状态特性相结合的SOC估算方法。MATLAB仿真和实验结果表明二阶RC模型能够表征电池充放电阻抗、温度特性,扩展卡尔曼滤波法能够精确的估计电池的荷电状态,估值误差在4%以内,该模型及估值方法具有较高精度,适合SOC在线评估。 展开更多

关键词 锂离子电池 SOC评估 扩展卡尔曼滤波 非线性系统 rc等效电路模型

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阀控式铅酸蓄电池的等效电路模型和参数辨识 被引量：8

7

作者 张文圳 张延华 杨睿哲 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期460-463,共4页

电池模型是研究电池性能的重要工具,根据阀控式铅酸蓄电池的特性,建立一种能反应其内部特性的二阶RC电路等效模型。然后根据模型,推导出能够反映出电池性能的开路电压和内阻。设计伪随机序列作为模型激励,对铅酸电池在特定条件下的充放... 电池模型是研究电池性能的重要工具,根据阀控式铅酸蓄电池的特性,建立一种能反应其内部特性的二阶RC电路等效模型。然后根据模型,推导出能够反映出电池性能的开路电压和内阻。设计伪随机序列作为模型激励,对铅酸电池在特定条件下的充放电实验进行模拟,利用基于遗忘因子的最小递推二乘法进行模型参数辨识。通过端电压比较法对辨识结果进行验证,结果表明:采用M序列作为激励的参数辨识方法,能够准确有效地辨识阀控式铅酸电池等效电路模型的参数,并可以对其参数的获取提供理论基础与支持。二阶等效电路模型及基于递推最小二乘算法的模型参数的辨识结果可以精确地进行充放电过程仿真。 展开更多

关键词 阀控式铅酸蓄电池 二阶rc电池等效模型 参数辨识 最小二乘估计

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电动汽车动力锂电池模型参数辨识 被引量：15

8

作者 章群 严世榕 《机电工程》 CAS 2016年第12期1506-1510,共5页

针对纯电动汽车上动力锂电池等效模型参数辨识的问题,以某纯电动汽车的由87个单体串联的84 Ah的镍钴锰三元锂电池组为研究对象,基于市区行驶的电池数据,选用了二阶RC电池等效模型,辨识了等效模型的参数。基于整体电池数据,选取出了8段... 针对纯电动汽车上动力锂电池等效模型参数辨识的问题,以某纯电动汽车的由87个单体串联的84 Ah的镍钴锰三元锂电池组为研究对象,基于市区行驶的电池数据,选用了二阶RC电池等效模型,辨识了等效模型的参数。基于整体电池数据,选取出了8段在连续的12个(及12个以上)采样周期内相邻两个采样点的电流变化绝对值超过0.2 C的电池数据段,分别对初始开路电压最大和最小的单体进行了参数辨识。以最小二乘法对电流连续变化最长的一段电池数据段作为参数辨识的结果,并结合整体电池数据对辨识得的结果进行了参数的验证。研究结果表明,初始开路电压最大单体的绝对误差平均值为3.62%,初始开路电压最小单体的绝对误差平均值为3.24%,满足工程要求,可运用于工程实践中。 展开更多

关键词 二阶rc等效模型 电动汽车 三元锂电池 汽车行驶数据 最小二乘法 参数辨识

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基于自适应无迹卡尔曼滤波的动力电池SOC估计 被引量：11

9

作者 张武 孙士山 张家福 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第1期14-17,共4页

针对传统无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法估计电池SOC时,在未知的干扰噪声条件下滤波精度较低和稳定性较差等问题,基于等效的二阶RC电路模型,提出自适应无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented Kalman filter,AUKF)算法。... 针对传统无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法估计电池SOC时,在未知的干扰噪声条件下滤波精度较低和稳定性较差等问题,基于等效的二阶RC电路模型,提出自适应无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented Kalman filter,AUKF)算法。在模型参数辨识的基础上,构建了系统状态方程以及量测方程;随后,研究了无迹卡尔曼滤波算法及其自适应调整策略。根据仿真结果可知,该算法估计的电池SOC最大误差小于2.13%,估算精度及收敛速度均好于传统无迹卡尔曼滤波算法。 展开更多

关键词 二阶rc等效电路模型 无迹卡尔曼滤波 电池SOC 自适应算法

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城轨车用复合动力储能系统蓄电池SOC和SOH估计 被引量：7

10

作者 郭佑民 戴银娟 付石磊 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2920-2928,共9页

以城市轨道交通复合储能系统蓄电池荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)估算为目的,采用适合城市轨道交通车辆运行工况的二阶RC等效电路模型,并通过遗忘因子最小二乘算法(FFRLS)辨识其模型参数。基于二阶RC等效电路模型利用传统的自适应无迹... 以城市轨道交通复合储能系统蓄电池荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)估算为目的,采用适合城市轨道交通车辆运行工况的二阶RC等效电路模型,并通过遗忘因子最小二乘算法(FFRLS)辨识其模型参数。基于二阶RC等效电路模型利用传统的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)估计电池的荷电状态(SOC),由于列车复杂的运行环境,其电池受到的噪声是一个动态变化值,因此导致其估算结果误差较大,其最大误差达到5.5%。因此本文采用自适应无迹卡尔曼滤波算法实时估算蓄电池SOC,欧姆内阻及其容量,并根据欧姆内阻、容量与蓄电池SOH之间的函数关系,估算出电池的SOH。最后,通过设定的工况下对状态估计算法验证,经实验分析表明,相比UKF算法,AUKF算法能同时实时循环估算SOC和模型参数,根据观测值可以自动更新噪声,因而对于列车实际运行工况下其实用性更好,且精度较高,其最大误差为3.5%,均差为1.5%。 展开更多

关键词 蓄电池 荷电状态 健康状态 二阶rc等效电路模型 自适应无迹卡尔曼滤波

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基于内阻增加和容量衰减双重标定的锂电池健康状态评估 被引量：21

11

作者 任璞 王顺利 +3 位作者 何明芳 范永存 曹文 谢伟 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期738-743,共6页

锂电池健康管理对推动其广泛应用具有重要意义。立足锂电池应用现状,为解决复杂工况下健康状态估算困难、精度低等问题,以三元锂电池为研究对象,建立二阶RC等效模型对电池的工作特性进行表征,从内阻增加及容量衰减两方面分析健康状态变... 锂电池健康管理对推动其广泛应用具有重要意义。立足锂电池应用现状,为解决复杂工况下健康状态估算困难、精度低等问题,以三元锂电池为研究对象,建立二阶RC等效模型对电池的工作特性进行表征,从内阻增加及容量衰减两方面分析健康状态变化。考虑荷电状态对内阻的影响,采用标定荷电状态,在放电情况下分为0~1 s及1~10 s两区间分析其内阻变化;并以温度为参量,扩大测量区间,更精确地反映不同温度下容量衰减。实验结果表明,在0~1 s内,锂电池健康状态同荷电状态并无关系;1~10 s内,锂电池健康状态下降速率同荷电状态呈反比;且在不同温度下的完全放电实验表明,实验用锂电池在25℃下健康状态最为优良。表明二阶RC模型能够较好地对锂电池健康状态进行估算,收敛速度快且跟踪效果好,基于内阻增加的健康状态估算误差控制在1.0%以内、基于容量衰减的健康状态估算误差控制在0.8%以内,有利于完善锂电池健康状态评估方法,推动锂电池应用。 展开更多

关键词 锂电池健康管理 内阻增加 容量衰减 二阶rc等效电路模型 健康状态评估

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基于LM-RLS和渐消因子EKF算法的锂电池SOC估计 被引量：1

12

作者 杨潇 王顺利 +3 位作者 徐文华 于春梅 乔家璐 黄俊涵 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期849-855,共7页

为提高复杂工作环境下锂电池荷电状态估计精度,以三元锂离子电池为研究对象,采用限定记忆递推最小二乘法与渐消因子扩展卡尔曼滤波算法相结合进行荷电状态估计。以有限组数据计算当前时刻模型参数,解决数据饱和问题。在扩展卡尔曼滤波... 为提高复杂工作环境下锂电池荷电状态估计精度,以三元锂离子电池为研究对象,采用限定记忆递推最小二乘法与渐消因子扩展卡尔曼滤波算法相结合进行荷电状态估计。以有限组数据计算当前时刻模型参数,解决数据饱和问题。在扩展卡尔曼滤波算法中加入渐消因子,弱化旧数据的影响,实时调整误差协方差矩阵。为验证算法的合理性,建立二阶RC等效模型,对不同工况进行荷电状态估计。验证结果表明,算法估计精确度高且稳定性好。系统稳定后,HPPC、BBDST工况中的荷电状态最大估算误差分别为0.0144和0.0085,且波动范围较小,验证了改进算法估计锂电池荷电状态时的良好性能。 展开更多

关键词 锂电池 二阶rc等效模型 荷电状态 限定记忆递推最小二乘法 渐消因子

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LiFePO_4锂离子动力电池内阻与放电倍率关系研究 被引量：8

13

作者 罗红斌 邓林旺 +1 位作者 冯天宇 吕纯 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2017年第4期799-805,共7页

研究锂离子动力电池内阻与放电倍率的关系可以改善电池管理系统(BMS)内阻模型的准确度和适应性,对提高电池状态如荷电状态(SOC)的估算精度具有巨大的意义和市场价值。本文采用二阶RC网络等效电路模型,通过不同倍率恒流放电和脉冲放电对2... 研究锂离子动力电池内阻与放电倍率的关系可以改善电池管理系统(BMS)内阻模型的准确度和适应性,对提高电池状态如荷电状态(SOC)的估算精度具有巨大的意义和市场价值。本文采用二阶RC网络等效电路模型,通过不同倍率恒流放电和脉冲放电对25 A·h LiFePO_4锂离子动力电池进行直流内阻(DCIR)和脉冲内阻(PDIR)表征,对不同荷电状态(SOC)下DCIR、PDIR_0、PDIR_1、PDIR_2随放电倍率的变化规律进行拟合,得到DCIR、PDIR_1、PDIR_2、PDIR_(tot)都非常符合双指数关系,PDIR_0符合线性关系且几乎不变,并通过对比分析排除因温度造成内阻变化的可能。从固态电解质界面(SEI)生成速率与分解速率的化学平衡角度解释了DCIR、PDIR_1、PDIR_2、PDIR_(tot)在低放电倍率时大可能是由于SEI分解速率小于生成速率,SEI与静置时的相似,电阻较大;反之,高放电倍率时小可能是由于SEI分解速率大于生成速率,SEI分解变薄并重新达到新的速率平衡,从而表现出较低的内阻。 展开更多

关键词 LIFEPO4 锂离子动力电池 内阻 放电倍率 二阶rc网络 电池管理系统(BMS)

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基于无迹Kalman滤波算法的动力电池荷电状态估计 被引量：4

14

作者 王超 陈德海 +2 位作者 王昱朝 朱正坤 邹争明 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2020年第3期379-387,共9页

提出了一种动力电池容量标定方法,结合无迹Kalman滤波(UKF)算法,对动力电池的荷电状态(SOC)进行在线估计。根据温度系数和电流概率来标定电池的实际容量,建立二阶阻容(RC)等效模型模拟电池动态响应特性,调用含遗忘因子的递推最小二乘法... 提出了一种动力电池容量标定方法,结合无迹Kalman滤波(UKF)算法,对动力电池的荷电状态(SOC)进行在线估计。根据温度系数和电流概率来标定电池的实际容量,建立二阶阻容(RC)等效模型模拟电池动态响应特性,调用含遗忘因子的递推最小二乘法的无迹Kalman滤波(RLS-UKF)算法对电池的SOC进行在线估计,在估计过程中考虑电流突变导致开路电压与SOC曲线变化的影响。通过MATLAB搭建仿真模型,用动态应力测试(DST)工况和恒流工况来验证算法的精度。结果表明:RLS-UKF算法在DST循环工况的平均误差为1.2%,在恒流放电工况的平均误差为1.41%。因此,较目前主流的预测方法,本方法有更好的预测效果。 展开更多

关键词 动力电池 荷电状态(SOC) 无迹Kalman滤波算法(UKF) 递推最小二乘法(RLS) 温度系数 电流概率 二阶rc等效模型

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