基于EKF的锂离子电池SOC估计 |
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基于EKF的锂离子电池SOC估计——Simulink建模仿真——2RC模型(续)
很多人私信问2RC的模型能不能也这样搭建,答案是可以的。花了一点儿时间在1RC模型的基础上搭建了“基于EKF的2RC模型锂离子电池SOC估计Simulink仿真模型”,1RC模型电池SOC估计可以看我写的另外一篇博客:1RC-EKF-SOC估计 版本:MATLAB R2021b 模型:2RC模型,基本结构如下: EKF算法模块分为五个部分:(X_pre, Ut_pre, Ut_error, A, H)计算部分,(P_pre)计算部分,(KalmanGain)计算部分,(Xk)计算部分,(Pk)计算部分。此时误差协方差矩阵P是3行3列的,过程噪声误差协方差矩阵Q是3行3列的,测量噪声误差协方差矩阵R是1行1列的。 2. (X_pre, Ut_pre, Ut_error, A, H)计算部分该部分需要用到以下几个公式: A和B矩阵组成了状态空间方程的状态方程,H矩阵则是根据EKF算法性质计算的一阶线性化输出矩阵,具体的状态空间方程形式可以查阅相关文献。由于此时模型是2RC模型,因此A和B矩阵维度会变为3行3列和3行1列矩阵。其中,R1和C1代表第一个RC网络的电阻和电容,R2和C2代表第二个RC网络的电阻和电容,R0代表电池内阻,Ce代表库伦效率,T代表采样间隔时间,Qn代表当前最大可用电池容量(Ah),I代表电池电流(A),OCV代表开路电压,Ut_pre代表估计的端电压,U1_pre代表第一个RC网络两端的估计电压,U1_pre代表第二个RC网络两端的估计电压。 在此之前,需要提前知道OCV-SOC拟合函数关系以及其一阶导(dOCV)。 该部分需要用到以下公式: 该部分需要用到的公式: 需要用到的公式: 需要用到的公式: 需要注意的是各个矩阵的维度大小,防止计算出错。该部分也需要修改,注意该公式中的矩阵维度变成3维。 考虑到2阶模型会稍微比1RC模型复杂一些,这里偷个懒,2RC模型参数用一组固定值作为模型参数,一般可以通过查表法或者参数在线辨识的方法更新模型参数。各状态初始值为[SOC_Init; U1_Init; U2_Init]=[0.1; 0; 0]。同样的是,协方差矩阵初始值需要经过多次试凑找到比较合适的一组值。 下图为1RC和2RC模型SOC估计结果和估计误差。其中,绿色曲线为2RC模型估计结果;蓝色曲线为1RC模型估计结果;红色为SOC参考值。 注:创作不易,若有转载烦请注明出处。 |
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