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基于串聯(lián)卡爾曼濾波器的混合動力/純電動汽車電池SOC估算

提出利用“串聯(lián)式卡爾曼濾波”法估算混合動力/純電動汽車使用電池的SOC（充電狀態(tài)）值。該方法涉及兩個卡爾曼濾波器串聯(lián)組合的使用：①用于參數(shù)估算來減少參數(shù)中的噪聲；②用于OCV（開路電壓）估算來減少OCV中的噪聲。

該方法提供了針對以下3個問題的解決方案：①電池模型的復雜度；②電池參數(shù)隨時間變化；③傳感器誤差。關于第1個問題，因為電池內部發(fā)生了復雜的電化學反應，而簡化的機理模型又不適于SOC的估算，因此需要一個簡單且準確的電池模型。關于第2個問題，混合動力汽車和電動汽車的電池在外部溫度變化時會頻繁地充放電。惡劣的環(huán)境會迫使電池參數(shù)改變，因此SOC估算不是簡單直接的。針對第3個問題，由于傳感器不能準確地安裝在車輛上，因此使得SOC估算更加困難。而所提出的串聯(lián)式卡爾曼濾波方法具有準確性高、穩(wěn)定性好、平滑度高的優(yōu)點。通過在混合動力汽車操作環(huán)境下進行一系列仿真，驗證了該方法的有效性。

由于電動汽車運行環(huán)境不同于混合動力汽車運行環(huán)境，如電動汽車的電流分布不同于混合動力汽車、電動汽車比混合動力汽車具有更高的電容量，因此還需要在電動汽車運行環(huán)境下驗證該方法。此外，電動汽車電池SOC估算所需的正確性、穩(wěn)定性和/平滑性也不同于混合動力汽車電池，因此需要改善該方法在電動汽車上的應用。

實現(xiàn)正確、穩(wěn)定、平滑的SOC估算，這也是未來的任務之一。

刊名：Electrical Engineering in Japan（英）

刊期：2014年第2期

作者：Atsushi Baba

編譯：王欣欣