第 29 卷 第 1 期
Vol. 29 No. 1
控 制 与 决 策
Control and Decision
2014 年 1 月
Jan. 2013
基于信息融合的 LiFePO
4
动力电池组 SOC 估计
文章编号: 1001-0920 (0000) 00-0000-00 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2012.1441
何 耀, 张陈斌, 刘兴涛, 陈宗海
(中国科学技术大学 自动化系,合肥 230027)
摘 要: 针对复杂工况下 LiFePO
4
动力电池组 state-of-charge(SOC) 估计不准确的问题, 基于信息融合技术提出一种
SOC 估计信息融合架构和多模型切换估计 (MMSE) 算法. 该算法首先对充放电过程进行特征提取和模式分类, 针对
特定的模式进行模型优化; 然后在系统运行时根据特征匹配结果切换估计模型, 实现优化估计; 最后通过纯电动客车
实际运行数据的仿真实验验证了所提出 MMSE 算法的可行性和有效性.
关键词: LiFePO
4
动力电池组;荷电状态;信息融合架构;多模型切换估计
中图分类号: TM912 文献标志码: A
SOC estimation for LiFePO
4
high-power batteries based on information
fusion
HE Yao, ZHANG Chen-bin, LIU Xing-tao, CHEN Zong-hai
(Department of Automation,University of Science and Technology of China,Hefei 230027,China.
Correspondent:CHEN Zong-hai,E-mail:chenzh@ustc.edu.cn)
Abstract: Aiming at the inaccuracy problem of state-of-charge(SOC) estimation under the complex conditions, an SOC
estimation information fusion framework and a multi-model switch estimation(MMSE) algorithm based on the information
fusion technology are proposed for LiFePO
4
high-power batteries. This algorithm carries out the feature extraction and the
pattern classification of the charge and discharge processes, and then re-optimizes the estimation model according to the
different patterns. The MMSE algorithm switches to the matching estimation model to acquire better performance based on
the feature matching. The result of simulation with the running data of pure electric bus shows the feasibility and effectiveness
of the SOC estimation based on the MMSE algorithm.
Key words: LiFePO
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batteries;state-of-charge;information fusion framework;multi-model switch estimation
0 引引引 言言言
随着能源危机的加剧及环境的恶化, 电动汽车
已成为全球交通能源转型的发展方向. 但动力电池组
已成为阻碍纯电动汽车发展的瓶颈, 其安全性和续
航能力是目前面临的核心问题. 在电池组管理方面,
对荷电状态 (SOC) 的精确估计是保障电池组安全性
能和续航能力的基础, 而电动汽车复杂的运行工况
给 SOC 的精确估计带来了较大的困难. 目前的估计
算法主要有安时积分法
[1-2]
、开路电压法
[3]
、神经网络
方法
[4]
、Kalman系列滤波算法
[5-8]
等. 安时积分法易受
总容量误差、积分时间误差、电流传感器的漂移
[9]
等
影响, 导致算法不收敛, 虽然研究者提出了多种智能
修正方法
[1-2]
, 但估计精度难以进一步提升. 开路电压
法
[3]
在运行过程中由于受到波动电流的影响, 应用效
果并不理想. 神经网络方法
[4]
在训练系统参数的过程
中需要大量的实时计算, 在工程实现上还有较大难度.
应用 Kalman 系列滤波算法
[5-8]
对 SOC 进行估计时, 由
于 LiFePO
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电池放电平台上的开路电压相对 SOC 的
变化率极小, 实际运行时平台上的估计性能难以得到
改善. 随着电池组系统的规模逐渐向外延伸, 受模型
不确定性大、不易建模、非线性特性、复杂度高等问
题的制约, 单一的模型驱动方法很难描述系统的所有
工作状态
[10]
, 需要多模型驱动与数据驱动相互融合才
能更全面地反映系统的运行状态.
本文基于信息融合技术建立 SOC 估计的信息融
合架构, 通过统计数据对电池组的充放电过程进行特
征提取和模式划分, 建立不同模式下的优化模型. 在
系统运行时根据模式特征实现估计模型的最佳切换,
收稿日期: 2012-09-27;修回日期: 2013-01-25.
基金项目: 国家自然科学基金项目(61075073);国家863计划项目(2009AA11A113).
作者简介: 何耀(1984−), 男, 博士, 从事新能源汽车、电池管理的研究;陈宗海(1963−),男, 教授, 博士生导师, 从事复杂
系统的建模仿真与控制、机器人与智能系统、量子系统控制与量子态操纵等研究.
网络出版时间:2013-12-18 15:47
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/doi/10.13195/j.kzyjc.2012.1441.html