1、第5 7卷 第1期2 0 2 3年1月西 安 交 通 大 学 学 报J OUR NA LO FX IANJ I AO T ON GUN I V E R S I T YV o l.5 7 N o.1J a n.2 0 2 3.*风光互补式电动汽车充电站储能锂电池的实时状态估计戈斌1,罗阳1,李家玮1,李丽霞2,王斌3,严亦哲3(1.国网冀北电力有限公司张家口市崇礼区供电分公司,0 7 6 3 5 0,河北张家口;2.西安建筑科技大学机电工程学院,7 1 0 0 5 5,西安;3.西安交通大学机械工程学院,7 1 0 0 4 9,西安)摘要:为了解决风光互补式电动汽车充电站储能系统中,传统静态锂电
2、池模型不能实时更新参数导致相应的开路电压和荷电状态(s t a t eo fc h a r g e,S O C)估计误差大等问题,提出一种基于动态一阶R C等效电路模型的锂电池自适应实时状态估计方法。首先,采用滑模控制方法追踪锂电池的实时输出电压,基于动态一阶R C等效电路模型,考虑锂电池内部参数欧姆内阻、极化内阻、极化电容和开路电压的动态变化情况,修正锂电池的端电压状态估计方程;然后,通过李雅普诺夫函数和稳定性判据推导出状态估计方程参数与实时电压追踪误差、工作电流之间的关系,得出锂电池内部参数的实时更新方法;进一步,通过实验确定开路电压与锂电池S O C之间的函数关系;在此基础上,实现锂电池
3、状态的自适应实时估计。仿真结果表明:在风光互补式电动汽车充电站储能系统的连续变化负载工况下,所提自适应实时状态估计方法可以使锂电池估计状态快速收敛至模型参考值,避免了开路电压估计值波动问题;以安时积分和卡尔曼滤波方法修正的S O C为参考,自适应实时估计S O C的最大误差为0.7 2%,均方根误差和平均绝对误差分别为0.0 0 23和0.0 0 19;与开路电压-内阻模型估计S O C进行比较,自适应实时估计S O C的精度提高了一个数量级。关键词:风光互补;电动汽车充电站;锂电池;荷电状态;状态估计;等效电路模型中图分类号:TM 9 1 2 文献标志码:AD O I:1 0.7 6 5 2
4、/x j t u x b 2 0 2 3 0 1 0 0 6 文章编号:0 2 5 3-9 8 7 X(2 0 2 3)0 1-0 0 5 5-1 1R e a l-T i m eS t a t eE s t i m a t i o no fL i t h i u mB a t t e r i e sU s e df o rE n e r g yS t o r a g ei nE l e c t r i cV e h i c l eC h a r g i n gS t a t i o n sw i t hW i n d-S o l a rC o m p l e m e n t a r yP o
5、 w e rS y s t e mG EB i n1,L UOY a n g1,L I J i a w e i1,L IL i x i a2,WANGB i n3,YANY i z h e3(1.Z h a n g j i a k o uC h o n g l iD i s t r i c tP o w e rS u p p l yC o m p a n y,S t a t eG r i dJ i b e iE l e c t r i cP o w e rC o.,L t d.,Z h a n g j i a k o u,H e b e i 0 7 6 3 5 0,C h i n a;2.S
6、c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g,X ia nU n i v e r s i t yo fA r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o l o g y,X ia n7 1 0 0 5 5,C h i n a;3.S c h o o l o fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,X ia nJ i a o t o n gU n i v e r s i t y,X ia n7 1 0 0 4 9,
7、C h i n a)A b s t r a c t:A s f o r t h e a p p l i c a t i o no f a ne n e r g ys t o r a g e s y s t e mi na ne l e c t r i c v e h i c l e c h a r g i n gs t a t i o nw i t haw i n d-s o l a rc o m p l e m e n t a r yp o w e rs y s t e m,t h i sp a p e rp r o p o s e sa na d a p t i v er e a l-t
8、i m es t a t ee s t i m a t i o nm e t h o df o rt h el i t h i u mb a t t e r yb a s e do nad y n a m i cf i r s t-o r d e rR Ce q u i v a l e n tc i r c u i tm o d e l,s oa s t o s o l v e t h ep r o b l e mo f b i ge r r o r i ne s t i m a t i n g t h e c o r r e s p o n d i n go p e n-c i r c u
9、i t v o l t a g e*收稿日期:2 0 2 2-0 7-2 4。作者简介:戈斌(1 9 8 3),男,工程师;王斌(通信作者),男,副研究员,硕士生导师。基金项目:国家电网有限公司科技资助项目(S G J B Z J 0 0 F Z J S 2 2 5 0 0 8 9);国家自然科学基金资助项目(5 1 9 0 7 1 6 0)。网络出版时间:2 0 2 2-1 0-0 6 网络出版地址:h t t p s:/k n s.c n k i.n e t/k c m s/d e t a i l/6 1.1 0 6 9.t.2 0 2 2 0 9 2 8.1 3 4 0.0 0 2.h
10、t m l西 安 交 通 大 学 学 报第5 7卷 h t t p:z k x b.x j t u.e d u.c n a n dt h e s t a t eo f c h a r g e(S O C)d u e t o t h e i n c a p a b i l i t yo f t h e t r a d i t i o n a l s t a t i c l i t h i u mb a t t e r ym o d-e l t ou p d a t e t h ep a r a m e t e rs t a t e s i nr e a l-t i m e.F i r s t,t
11、 h es l i d i n gm o d ec o n t r o lm e t h o d i su s e df o rt r a c k i n gt h er e a l-t i m eo u t p u tv o l t a g eo f t h e l i t h i u mb a t t e r ya n db a s e do nt h ed y n a m i cf i r s t-o r d e rR Ce q u i v a l e n t c i r c u i tm o d e l,t h e t e r m i n a l v o l t a g es t a
12、t ee s t i m a t i o ne q u a t i o no f t h e l i t h i u mb a t t e r yi sm o d i f i e db yc o n s i d e r i n gt h ed y n a m i cv a r i a t i o no f s u c h i n t e r n a l p a r a m e t e r sa so h m i c r e s i s t a n c e,p o l a r i z e dr e s i s t a n c e,p o l a r i z e dc a p a c i t a
13、n c e a n do p e nc i r c u i t v o l t a g e.T h e n,t h e r e l a t i o n s h i pa m o n gt h e s t a t e e s t i m a t i o ne q u a t i o np a r a m e t e r s,t h e r e a l-t i m ev o l t a g e e r r o r,a n d t h eo p e r a t i n gc u r r e n t i sd e r i v e db a s e do nt h eL y a p u n o vf u
14、 n c t i o na n ds t a b i l i t yc r i t e r i o n,a n dt h er e a l-t i m eu p d a t em e t h o df o r t h e i n t e r n a lp a r a m e t e r so f t h el i t h i u mb a t t e r yi so b t a i n e d.N e x t,t h ef u n c t i o n a l r e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h eo p e n-c i r c u i t v o
15、l t a g e a n dS O Co f t h e l i t h i u mb a t t e r y i s e s t a b l i s h e db a s e do n t h e e x p e r-i m e n t a l r e s u l t s.O nt h i sb a s i s,t h ea d a p t i v e r e a l-t i m e s t a t ee s t i m a t i o no f t h e l i t h i u mb a t t e r y i s r e-a l i z e d.S i m u l a t i o n
16、r e s u l t ss h o wt h a t t h ea d a p t i v er e a l-t i m es t a t ee s t i m a t i o nm e t h o dc a nm a k et h ee s t i m a t e ds t a t e so f t h el i t h i u mb a t t e r yc o n v e r g et ot h em o d e l r e f e r e n c ev a l u e sq u i c k l yu n d e rt h ec o n t i n u o u s l o a dc o n d i t i o n so ft h ee n e r g ys t o r a g es y s t e mi na ne l e c t r i cv e h i c l ec h a r g i n gs t a t i o nw i t haw i n d-s o l a rc o m p l e m e n t a r yp o w e rs y s t e m.A t t h