基于H∞濾波算法的鋰離子電池SOC與SOH估計(jì).pdf

1、大量電動(dòng)車采用鋰離子電池作為車體的能量來源，一套良好的電池管理系統(tǒng)對保障電池的安全，維持車體穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。電池管理的核心是對電池內(nèi)部狀態(tài)的實(shí)時(shí)估計(jì)，其中又以電池SOC和SOH的估計(jì)最為復(fù)雜，也成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。電池的荷電狀態(tài)（SOC）是指電池剩余電量占總?cè)萘康谋壤?，是衡量電?dòng)車剩余運(yùn)行時(shí)長的重要指標(biāo)；而電池的健康狀態(tài)（SOH）則反映了電池老化的程度，有助于確定電池當(dāng)前壽命，作為車體檢修時(shí)的參考數(shù)據(jù)。
　　在目前常用的數(shù)種SO

2、C和SOH估計(jì)方法中，擴(kuò)展Kalman濾波算法以簡潔高效的特性獲得了廣泛的應(yīng)用，這一方法基于電池的狀態(tài)空間模型，在白噪聲干擾下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的參數(shù)估計(jì)。然而，擴(kuò)展Kalman濾波算法針對有色噪聲表現(xiàn)不佳，尤其是在存在偏置電流噪聲的環(huán)境中容易造成估計(jì)結(jié)果的嚴(yán)重偏離，工程上往往需要將Kalman濾波與其余數(shù)種算法結(jié)合以勉強(qiáng)達(dá)到性能指標(biāo)的要求。
　　H∞濾波算法作為魯棒濾波算法，是理論層面上針對Kalman濾波器的改進(jìn)。算法開發(fā)者通過合理的算

3、法參數(shù)設(shè)置，可以使這一算法在不同噪聲環(huán)境中維持估計(jì)誤差范圍的穩(wěn)定。
　　本文首先建立電池等效電路模型，通過實(shí)驗(yàn)確定相關(guān)參數(shù)；之后給出了H∞濾波算法的基本流程，通過輸入仿真和實(shí)際平臺(tái)的電流、電壓數(shù)據(jù)，觀察算法輸出結(jié)果，驗(yàn)證了這一算法在各類噪聲環(huán)境中均能實(shí)現(xiàn)電池SOC的準(zhǔn)確估計(jì)，尤其是在偏置電流干擾下，算法的性能相比擴(kuò)展Kalman濾波算法有了明顯的進(jìn)步。
　　在SOH估計(jì)算法的研究過程中，本文提出了基于H∞濾波算法的偏置噪聲抑

4、制策略，之后設(shè)計(jì)了H∞和Kalman濾波的聯(lián)合估計(jì)算法，實(shí)現(xiàn)了在原有SOC估計(jì)效果不變的前提下，對電池內(nèi)部參數(shù)的同步實(shí)時(shí)跟蹤。
　　最后本文也成功將基于H∞濾波算法的SOC估計(jì)程序移植到XMC-4500單片機(jī)上，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了程序的正確性。性能分析表明，這一算法在單片機(jī)上的運(yùn)行速度滿足要求，可以應(yīng)用于實(shí)際電池管理系統(tǒng)之中。
　　整體而言，目前針對H∞濾波算法應(yīng)用于電池SOC與SOH估計(jì)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究仍然不足，本文相對完整地討