液態(tài)金屬電池建模及SOC估計.pdf

1、儲能在高效利用可再生能源和發(fā)展智能電網(wǎng)方面具有極其重要的意義。液態(tài)金屬電池是近年發(fā)展起來的一類廉價高效的規(guī)模儲能電池技術，其獨特的儲能優(yōu)勢吸引了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。由于這類新型電池具有特殊的內部狀態(tài)和外部特性，因此掌握其儲能參數(shù)和動態(tài)響應是非常緊迫和重要的工作。與此同時，為了增強電池電量管理，延長電池循環(huán)壽命，對其開展荷電狀態(tài)（SOC）估計工作也是十分有必要的。
　　針對上述需求，本文以液態(tài)金屬電池為研究對象，構建了等效電路

2、模型，準確模擬了電池的輸出特性，并以模型為基礎，精確估計了電池的SOC。進一步探索了電池模型和SOC估計算法的應用方向，為液態(tài)金屬電池的安全、高效儲能應用奠定基礎。具體研究內容如下：
　　1.獲取液態(tài)金屬電池測試數(shù)據(jù)，包括OCV-SOC曲線、倍率電壓-容量曲線、阻抗譜以及循環(huán)曲線，分析電池的電壓特性、阻抗特性和循環(huán)特性。研究發(fā)現(xiàn)，電池以不同的倍率充、放電，其時間、容量和電壓平臺均有不同；阻抗譜能夠反映電池自身的電化學特性及傳質過程

3、，可以為建模工作提供參考；循環(huán)曲線證明了電池具有較高的庫倫效率和較低的容量衰減率。
　　2.通過對阻抗譜進行擬合和等效，構建液態(tài)金屬電池二階Thevenin等效電路模型，并利用HPPC測試數(shù)據(jù)完成參數(shù)辨識；采用安時法計算電池的SOC，并加入Rakhmatov模型對SOC進行修正，推導使用了易于仿真實現(xiàn)的迭代公式；完成電池建模，并進行工況仿真驗證，模型誤差基本在±0.02V以內。
　　3.針對電池等效電路建立狀態(tài)空間表達式，采

4、用并適當改進EKF算法，根據(jù)初值及觀測輸出計算各更新矩陣；建立EKF濾波器模型獲取狀態(tài)估計值，并進行工況仿真驗證，在加入高斯白噪聲的情況下其絕對誤差基本控制在±2％以內；為了彌補EKF算法容易發(fā)散的缺陷，采用AEKF算法，加入噪聲自適應模塊；建立AEKF濾波器模型，并進行工況仿真驗證，在電流和電壓都加入非高斯噪聲的情況下其絕對誤差基本控制在±5%以內；
　　4.初步開展建模和SOC估計算法的應用研究，包括BMS設計和并網(wǎng)設計。介紹