基于串联卡尔曼滤波器的混合动力/纯电动汽车电池SOC估算



基于串联卡尔曼滤波器的混合动力/纯电动汽车电池SOC估算

提出利用“串联式卡尔曼滤波”法估算混合动力/纯电动汽车使用电池的SOC（充电状态）值。该方法涉及两个卡尔曼滤波器串联组合的使用：①用于参数估算来减少参数中的噪声；②用于OCV（开路电压）估算来减少OCV中的噪声。

该方法提供了针对以下3个问题的解决方案：①电池模型的复杂度；②电池参数随时间变化；③传感器误差。关于第1个问题，因为电池内部发生了复杂的电化学反应，而简化的机理模型又不适于SOC的估算，因此需要一个简单且准确的电池模型。关于第2个问题，混合动力汽车和电动汽车的电池在外部温度变化时会频繁地充放电。恶劣的环境会迫使电池参数改变，因此SOC估算不是简单直接的。针对第3个问题，由于传感器不能准确地安装在车辆上，因此使得SOC估算更加困难。而所提出的串联式卡尔曼滤波方法具有准确性高、稳定性好、平滑度高的优点。通过在混合动力汽车操作环境下进行一系列仿真，验证了该方法的有效性。

由于电动汽车运行环境不同于混合动力汽车运行环境，如电动汽车的电流分布不同于混合动力汽车、电动汽车比混合动力汽车具有更高的电容量，因此还需要在电动汽车运行环境下验证该方法。此外，电动汽车电池SOC估算所需的正确性、稳定性和/平滑性也不同于混合动力汽车电池，因此需要改善该方法在电动汽车上的应用。

实现正确、稳定、平滑的SOC估算，这也是未来的任务之一。

刊名：Electrical Engineering in Japan（英）

刊期：2014年第2期

作者：Atsushi Baba

编译：王欣欣