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基于电压不一致性采用参考差异模型与双扩展卡尔曼滤波的储能火箭蓄电池组SOC及SOH估算

发布者:火箭蓄电池 发布时间:2026-07-04 14:39:13 阅读:
电池健康状况(SOH)电池单体一般选用根据双扩展卡尔曼滤波器(DEKF)的办法进行确认等效电路模型(ECM)。但是,因为其对于初始值的敏感性 %%该办法所选用的估量器易出现滤波发散现象,且需求耗费很多核算资源,因而不适用于储能电站。本文提出了一种用于串联电池组单体健康状况(SOH)评价的创新办法battery首要选用电池单体参阅模型(CRM)核算参阅电池的荷电状况(SOC),随后运用电池单体差异模型(CDM)核算其他电池的内阻与容量,同时经过分析不同电池间的电压呼应差异创新性地发掘电池健康信息。根据12个串联电池单体组成的真实数据集开展了算法验证实验。结果表明:所提算法具有较低的核算本钱,能提供高稳定性的参数辨识,其参数设置简略且表现出优良的功能。

导言

化石能源的巨大耗费与可持续能源需求的持续增长,加快了锂离子电池(LIBs)的研讨进程。凭仗其高能量密度、优异循环稳定性和轻量化特性,LIBs已成为最具前景的储能候选技能之一[1]。但是,老化LIBs或许影响储能电站的功能与效率,导致电力输出不稳定。严峻情况下,电池老化或许引发火灾,扳机储能电站不可逆的热失控链式反应[2]。此外,电池老化会额定添加电池储能体系(BESS)的运营本钱,是影响储能电站经济功能的关键要素[3]。但受限于BESS相关电池办理体系(BMS)设备的技能不成熟,健康状况(SOH)预算仍是当时难以攻克的技能难题[[4], [5], [6], [7]]。现在评价锂离子电池健康状况的办法主要有四种:特征参数直接测量法[8]、健康特征间接分析法[[9], [10], [11], [12]]、根据模型的核算法[[13], [14], [15], [16], [17]]以及机器学习法[[18], [19], [20], [21], [22], [23]]。其间等效电路模型(ECM)具有复杂度低、精度高、便于在线运用等优势,尤其适用于云储能电站的监控体系[24]。但是,现有办法忽视了串联电池组中电压偏差改变所包含的健康状况数据。因为生产工艺、公差等级和材料缺点等要素的限制[25],电池间在容量、内阻和自放电率等参数上或许存在纤细差异。实践运用中,这些不一致性表现为串联电芯的电压呼应失配,进而加快电池容量衰减与功率能力退化[26,27]。一些研讨者根据电压改变的不一致性预算了电池间内阻与荷电状况(SOC)的差异。例如,Dai[28]在等效电路模型中选用二阶RC模型,依据均匀SOC推导电池间的SOC差异,并选用双时间尺度卡尔曼滤波器完结低SOC不一致性的核算。Sun[29]提出了一种新颖的双时间尺度办法来预算电池SOC。该办法选用等效电路模型中的一阶RC模型,选取"均匀电池"来表征电池组在微观时间尺度上的全体行为,在准确反映各单体电池动态行为的同时降低了核算本钱。Zheng[30]选用二阶RC模型作为电池组全体功能表征的单元均值模型(CMM)。他们选用CDM(容量衰减模型)预算SOC(荷电状况)差异,运用粒子群优化算法(PSO)确认均值差异模型(MDM)的参数,并运用扩展卡尔曼滤波技能估量单体电池的均匀SOC及其他单体SOC值。但是,上述办法在将电池健康状况算法运用于大规模储能体系时仍存在若干待解决问题,包含:

  • 未能树立电池健康状况(SOH)与电压呼应差异之间的关联。

  • 在部署电池健康状况(SOH)算法过程中,核算负荷未能充分降低。

  • 电池算法的高复杂度导致其在电池办理体系(BMS)中的部署与调试极为困难。

本文提出了一种预算电池健康状况(SOH)的新办法。研讨获取了相同电流条件下电池电压呼应的不一致数据,并从这些不一致数据中发掘SOH信息。经过构建由欧姆电阻和表征SOC差异的电压源组成的CDM模型,树立了SOH与电池电压呼应差异之间的联系。该办法能有用从电池电压数据的不一致信息中提取电池内部健康参数。随后,咱们推导了DEKF算法在CDM中运用时的表达式,明显降低了SOH算法中DEKF的核算工作量。经过Thevenin模型和CDM对电池健康状况进行估量,比较了各算法在精度和核算时间方面的表现。本文评价了所提算法相较于PSO等其他电池健康状况算法的优势。此外,本文提出了一种补偿办法以提高CDM中SOH估量的精度,并缓解因疏忽电池间极化电压差异而导致的误差,从而在保持杰出估量精度的同时降低算法复杂度。
所提办法包含为串联电池组树立参阅差分模型(RDM),选取一阶RC模型作为CRM,选用DEKF算法获取参阅单体电池的准确模型参数,并根据AEKF算法保证各参阅单体电池SOC预算的准确性,从而确认参阅SOC值。随后选用改进型Rint模型作为CDM来追寻参阅差分单体间的电压差异,结合补偿电压的DEKF办法获取整串电池组的SOH。本研讨经过运用亚琛工业大学电力电子与电气驱动研讨所网站[31]公布的数据集,验证了所提办法的可行性。结果表明,运用单体电池间的电压差异与参数不一致性来评价多节电池的健康状况,能够加快算法运行速度、降低算法本钱,并完成杰出的稳定性。