基于剩余充电电量的锂离子电池组容量快速估计方法

针对传统锂离子电池组容量确定方法存在的效率低、能耗高且只能离线应用等问题,提出一种基于电池剩余充电电量的锂离子电池组容量快速估计方法。首先,基于充电电压曲线一致性原理,以电池组内率先充电至充电截止电压的电池单体电压曲线为基准,通过电压曲线的平移缩放与线性插值计算出各单体电池的剩余充电电量与剩余充电时间,从而实现各单体电池的荷电状态(State of Charge, SOC)在线估计,在此基础上实现电池组容量的快速估计。其次,在电池单体模型的基础上建立电池组的仿真模型,并在全SOC区域上对模型参数进行分段辨识。通过所建立的仿真模型得到电池组的充放电曲线,并对电池组容量进行估计。最后,对4个单体串联而成的电池组进行充电试验。研究结果表明:仿真容量与估计容量误差为1.2%以内,验证了所提出的容量快速估计算法的有效性;利用所提方法估计出电池组容量与试验得到的电池组容量的误差为2.61%;该方法根据电池充电曲线的平移与缩放即可在线估计出电池组容量,可应用于新电池组容量的在线快速估计,能在保证3%估计误差的基础上将检测效率提高到传统方法的2倍以上。     

基于特征电压模型的锂离子电池容量估计与RUL预测

锂离子电池的容量与剩余使用寿命预测对提高其安全性具有重要的意义.该文提出一种基于改进粒子群滤波(PF)算法与特征电压关联模型的锂离子电池容量估计与剩余使用寿命预测方法.提取放电曲线中的特征电压,建立特征电压循环次数及特征电压容量2个关联模型;应用改进PF算法对2个关联模型的参数进行辨识,以实现容量的在线估计与剩余寿命的...     

基于表面温度和增量容量的锂电池健康状态估计

本文中提出了一种基于电池表面温度和增量容量的健康状态(SOH)估计方法,分析了恒流充电过程中的温度变化曲线,从温度变化曲线中提取了3个几何特征作为健康因子,并与增量容量曲线的峰值结合作为反向传播神经网络的输入来建立模型估算SOH。试验结果验证了该方法的有效性,SOH平均估计误差仅在2%以下。     

基于SOC自适应分阶的动力锂电池两步优化快速充电策略

快速高效的充电方式对于推动汽车电动化,加快以石油为主导的传统交通能源向绿色低碳能源转型,实现中国"双碳战略"的目标具有重要意义。针对充电时间和充电损失的平衡优化问题,提出了一种基于SOC自适应分阶的两步优化多阶恒流充电策略。为实现充电过程的优化分阶,利用改进的二分K-means算法对基于内阻曲线的采样点集进行聚类,实现了充电区间关于内阻变化和分布特征的自适应划分。基于分阶优化结果,采用改进的非支配排序哈里斯鹰优化算法(INSHHO)求解优化电流对应帕累托前沿。利用Logistic混沌初始化及自适应t分布突变算子对哈里斯鹰模型(HHO)进行改进,进一步提升算法的全局寻优能力。最后通过充电对比试验,将优化多阶恒流充电策略与恒流恒压策略(CC-CV)和均分多阶恒流充电策略在不同充电时间条件下进行充电性能对比。结果表明:在充电时间保持一致的条件下,提出的优化多阶恒流充电策略较恒流恒压策略和均分多阶恒流充电策略的充电欧姆损失最大分别减少1.03%和0.3%;在温升表现上,优化多阶恒流充电策略较均分多阶恒流充电策略的充电温升最多降低了0.82℃。     

基于相似性优化模型样本的实车锂电池健康状态分析

为更好地解决电动汽车动力电池健康状态（SOH）在线估计问题,减少实车采集数据中的冗余样本,改善运行工况不稳定导致的特征丢失,提升实车电池SOH估计的精度,提出一种基于增量容量分析方法（ICA）提取特征和动态时间规整（DTW）优化特征样本的SOH估计方法。首先对实车电池充电循环数据应用增量容量分析提取电池IC曲线,以曲线峰高度等形状特征作为健康因子。采用动态时间规整作相似性判据,基于IC曲线形状计算电池充电循环样本的相似度,保留与基准充电循环相似的充电循环数据,优化训练样本,最后采用全连接神经网络（MLP）模型进行SOH估计。以实车运行电池数据进行对比实验,结果表明该方法可明显改善训练样本质量,提升电池SOH估计精度。     

基于模型融合与自适应无迹卡尔曼滤波算法的锂离子电池SOC估计

为提高电动汽车动力电池SOC的估计精度,本文中对锂离子电池模型与参数辨识算法、自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法和基于电池模型融合的SOC估计算法进行研究。建立了具有明确物理意义的电池电路模型,采用基于遗传算法(GA)的模型参数辨识算法,设计了基于AUKF的电池SOC估计方法,并基于贝叶斯信息准则,提出了电池模型融合方法,实现了基于模型融合与AUKF的电池SOC估计。仿真结果验证了该方法具有较高的精度。     

基于随机加权自适应容积卡尔曼的电池SOC估计

准确估计锂离子电池荷电状态（SOC）对于突破电动汽车发展瓶颈，推动电动汽车商业化至关重要。针对动力电池模型参数辨识问题，提出基于遗忘因子的递推最小二乘法（FRLS）的模型参数在线识别方法。实时测量动力电池电流和电压数据，在线辨识模型参数并实时更新，实时反映电池内部参数的变化过程，对电池动态特性进行实时模拟。针对容积卡尔曼（CKF）滤波过程中对噪声敏感的问题，提出一种基于随机加权思想的自适应容积卡尔曼滤波（ARWCKF）方法。相比于常规CKF容积点权值始终不变，通过引入随机加权因子，自适应调整容积点权值并对系统噪声、状态向量及观测向量进行预测，抑制系统噪声对状态估计的干扰，避免因容积点权重值固定所带来的误差。针对CKF算法在容积点计算过程中由于状态方差矩阵失去正定性导致的平方根分解无法使用的问题，提出基于奇异值分解的容积点计算方法，克服由于先验协方差矩阵负定性变化而导致的滤波精度下降等问题，并进行多种工况、温度下不同SOC初值的对比验证。结果表明：所提出的基于遗忘因子的递推最小二乘法的在线参数辨识及ARWCKF滤波方法具备良好的估计精度及收敛能力，最大电压估计误差不超过40 mV，SOC估计误差不超过1%。     

基于SOC-OCV优化曲线与EKF的锂离子电池荷电状态全局估计

SOC-OCV曲线是锂离子电池状态估计的基础。针对传统HPPC测试法在非测试点不能描述电池非线性特性和小电流恒流放电法得到的OCV曲线精度不足等问题,提出一种基于粒子群优化算法的OCV曲线优化方法。该方法将小电流恒流放电得到的OCV曲线进行平移,以平移曲线在测试点与HPPC测试得到的OCV值之间的误差和最小为优化目标,对OCV曲线进行优化。然后,以优化OCV曲线为基础对2阶RC模型的模型参数进行辨识和模型端电压估计。结果表明:与HPPC法相比,基于优化OCV曲线的模型精度具有更高的全局精度,在低SOC区域的模型精度提高了一倍。最后,基于优化的OCV曲线和辨识的模型参数,设计扩展卡尔曼滤波算法对SOC进行全SOC区域估计。试验结果表明,基于优化OCV曲线和扩展卡尔曼滤波算法的SOC估计误差在全SOC区域上都能保持在2%以内。     

基于非线性降维IC特征的实车电池SOH估计EI北大核心CSCD

基于实车电池复杂的运行数据,本文使用增量容量分析方法提取IC峰特征作为电池充电片段的有效特征,使用t-SNE非线性降维方法处理IC峰特征,消除多维特征冗余性,以解决实车数据难以提取可靠特征的问题。另外构建支持向量回归模型,实现对电池健康状态的估计。结果表明,本文使用的增量容量曲线峰特征能有效表征电池健康状态衰退变化;对实车数据的平滑、降噪方法可以较好地提升训练数据质量;基于t-SNE降维特征的SVR模型提升了对电池健康状态的估计精度,保证了有限样本数据集上实现准确估计。     

考虑环境温度影响的超级电容SOC加权融合估计方法

超级电容荷电状态（SOC）的准确估计，直接决定了电动汽车的起动、爬升和加速性能，是电动汽车混合储能系统最重要的任务之一。为此，本文中提出了一种基于模糊熵加权融合的超级电容SOC估计方法。首先，利用粒子群算法辨识了-10、10、25和40℃下的戴维南模型参数，并且采用最近邻点法建立了其与温度之间的映射关系。然后，利用模糊熵设计了基于3种典型卡尔曼滤波的SOC加权融合估计方法。最后，选择自适应加权平均以及残差归一化加权融合的SOC估计方法用于进一步评估该方法的性能表征。结果表明，基于模糊熵加权融合的超级电容SOC估计方法能够提高超级电容SOC估计精度，尤其在高温环境（40℃）下提升效果更为显著。     

充电限制电压对磷酸铁锂电池的影响

从放电容量、放电中值电压、充电时间、恒流容量百分比4个方面主要研究了充电限制电压从3.25V至3.85V范围变化对磷酸铁锂电池性能的影响.实验结果表明:对于磷酸铁锂材料的锂离子电池,采用恒流恒压的充电方案,充电限制电压设定在3.55～3.70V较合理,推荐值为3.60～3.65V.     

充电限制电压对磷酸铁锂电池的影响

主要从放电容量、放电中值电压、充电时间、恒流容量百分比四个方面研究了充电限制电压从3.25至3.85范围变化对磷酸铁锂电池性能的影响。实验结果表明:对于磷酸铁锂材料的锂离子电池,采用恒流恒压的充电方案,对于磷酸铁锂电池,结合安全性考虑,充电限制电压设定在3.55～3.70V较合理,推荐值为3.60V～3.65V。     

基于FFRLS-EKF联合算法的锂离子电池荷电状态估计方法

针对现有基于电池恒定参数模型的SOC估计方法忽略了工况和SOC对电池模型参数的影响而导致SOC估计误差偏大的问题，本文提出一种将带有遗忘因子递推最小二乘算法与扩展卡尔曼滤波算法相结合的联合SOC估计方法。该方法先利用FFRLS算法在线辨识电池等效电路模型参数并实时修正电池模型，再利用EKF算法和实时修正的电池模型估计电池SOC。实验结果表明，本文所提的SOC估计方法能有效减小电池模型参数变化所带来的SOC估计误差。在脉冲放电、脉冲充电和动态应力测试实验中，最终电池SOC估计的最大误差分别为1.01%、0.87%和1.59%。     

基于降低极化电压磷酸铁锂电池充电方法研究

以优化锂电池充电极化电压,提高充电效率为目标,研究了电池充电极化电压与SOC的关系、停歇与极化电压降的关系、放电幅值与极化电压降的关系。研究结果表明:在充电初期与充电快完成阶段,极化电压变化极大;停歇与放电能有效地降低极化电压,停歇的时间越长,极化电压降低得越多;放电幅值越大,极化电压降越大。在此基础上,以降低极化电压作为电池充电性能的评价指标,提出了基于降低极化电压的优化充电方法,并与恒流充电方法和变电流间歇充电方法的充电性能进行了对比分析。试验结果表明,提出的方法在充电效率上高于恒流充电与变电流间歇充电2到3倍,大大缩短了充电时间,充电效率达到了95.36%。     

基于粒子滤波算法的动力电池容量估计模型研究

针对基于双指数模型和多项式模型的粒子滤波算法估计动力电池容量精度低的问题,提出一种融合指数项和多项式的组合模型估计动力电池容量,通过分析粒子滤波算法运行过程中双指数模型和多项式模型的参数迭代更新状态,提取两模型中的关键项形成组合模型,并分别以实验室条件下和用户工况下动力电池容量数据对组合模型进行验证。结果表明,两种条件下基于组合模型估计的动力电池容量精度均高于基于双指数模型和多项式模型估计的精度。     

基于遗忘递推最小二乘与自适应无迹卡尔曼滤波的锂电池SOC估计

针对无迹卡尔曼滤波(UKF)在噪声不确定及工况复杂情况下锂电池荷电状态(SoC)估计精度低的问题,提出基于自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)的估计方法.建立了基于二阶RC等效电路模型的锂电池状态方程,采用遗忘递推最小二乘(FFRLS)参数辨识方法,将Sage-Husa自适应滤波算法与UKF相结合对系统噪声协方差进行实时更...     

基于大数据的车用动力电池开路电压估计方法研究

开路电压是电动汽车动力电池的重要参数之一,对电池电量(SOC)参数的估计具有关键作用。然而,在电动汽车实际使用过程中,动力电池的稳定开路电压状态却往往很难得到。传统的试验获取开路电压的方法难以满足动力电池复杂的实际工况条件。为准确获取实车动力电池的开路电压值,通过大数据分析电动汽车在充电完成状态及下次启动状态的动力电池电压状况,利用随机森林回归(RFR)算法预测动力电池电压变化特性,实现了对充电完成状态的开路电压预估,估计精度可以达到87%,为SOC标定、电池等效电路参数辨识和SOH估计工作实现奠定了基础。     

基于ARWLS和AUKF的锂电池SOC估计

精确估计锂电池荷电状态（SOC）对纯电动汽车的安全稳定行驶有着深远影响,对锂电池SOC状态的估计主要有参数辨识算法和SOC估计算法两个热点问题。针对辨识过程中出现的“数据饱和”现象以及锂电池SOC状态估计时的滤波发散问题,文章提出了自适应遗忘因子递推最小二乘法（ARWLS）-自适应无迹卡尔曼滤波（AUKF）联合算法。首先建立了二阶R-C锂电池数学模型,并针对传统最小二乘法在参数辨识过程中出现的“数据饱和”现象,引入了自适应遗忘因子动态修正新旧数据权重,提升在线参数辨识的准确度以及效率。其次,针对无迹卡尔曼滤波存在的滤波失效问题,提出了自适应无迹卡尔曼滤波算法来自适应调整系统噪声和观测噪声,从而提高SOC估计时的适应性和鲁棒性。最后在混合动力脉冲能力特性（HPPC）工况下对扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）和AUKF三种SOC估计算法进行仿真比较,仿真结果表明,AUKF算法估计的SOC曲线跟随SOC真实值曲线变化的性能最好,估计精度也优于其他两种算法,具有更小的估计误差,收敛性也最好。     

基于数据驱动模型融合的锂离子电池多时间尺度状态联合估计方法

本文提出一种基于数据驱动法（data driven method,DDM）-等效电路模型（equivalent circuit model,ECM）融合的锂离子电池多时间尺度状态联合估计方法。首先提取内阻作为健康特征（health factor,HF），利用最小二乘支持向量机（least squares support vector machine,LSSVM）建立电池老化模型实现健康状态（state of health,SOH）估计；根据阻容参数辨识值和容量估计值建立电池状态空间方程，结合无迹卡尔曼滤波算法（unscented Kalman filter,UKF）进行荷电状态（state of charge,SOC）估计；用高斯过程回归（Gaussian process regression,GPR）对HF随循环次数的变化进行映射，预测HF的变化趋势，并结合LSSVM模型实现长期剩余使用使命（remaining useful life,RUL）预测。实验结果表明，所提方法具有较高精度和鲁棒性。     

一种适用于低温环境的锂离子动力电池充电方法

采用电池的一阶RC等效电路模型对低温充电过程进行分析,提出一种适用于低温条件的锂离子电池多阶段恒流充电方法。以三元聚合物锂离子电池和磷酸铁锂电池作为对象,分别在0℃和-10℃条件下进行常规恒流-恒压与多阶段恒流充电方法的测试与对比分析。试验结果显示,与常规恒流-恒压充电方法相比,采用多阶段恒流充电方法,0℃和-10℃条件下,两种电池的充电时间明显缩短,充入电量显著提高。