动力电池技术分析:电流测量存在误差时引起的估算误差

热度:Loading...   日期:17-03-16, 10:19 AM   来源:陆地方舟集团   

动力电池技术分析:电流测量存在误差时引起的估算误差

 

在大功率电池组的实际应用中,常常会使用霍尔传感器来检测工作电流的大小。由于传感器本身的缺陷或者标定不准确,将会在实际的测量中存在一定的系统误差,这样的系统误差可以是正数,也可以是负数。我们利用扩展Kalman滤波器来对一个电池的放电过程进行SoC估算,在估算过程中人为地加入+5A的系统误差,则加入误差前后的SoC估算曲线如下图所示。

 

动力电池技术分析

 

如果把引入传感器误差后的估算值减去SoC的参考值,则可以得到每一秒钟的估算误差,如下图所示。可见,当电流传感器存在+5A的系统误差时,SoC的估算误差最大可超过7%。

 

动力电池技术分析

 

从上面的两幅图中可见以下规律:

第一,电流传感器的系统误差与SoC估算误差的符号相反;

第二,误差谱曲线呈现出“中间大,两头小”的特点。

以上的规律可以这样理解:
首先,关于符号问题。对照图2 -1可知,如果电流传感器的误差为“正”,则相当于从电池中“放掉”的电荷增多了,则SoC估算值呈现出“负”的误差。虽然在这个过程中,电压观测值(U)会对此有所修正,但是由于状态方程此时也是起作用的,因此量测方程的修正作用能够抵消部分系统误差,但不能完全消除。其次,关于误差谱曲线的形态问题。对照图2 -5可知,磷酸铁锂电池的EMF—SoC曲线是一条“单调增”的函数曲线,且曲线呈现出“两头陡峭,中间平缓的特点”,由于利用EKF进行SoC估算的算法的核心是基于电池的EMF-SoC曲线的,对于相同的电流系统误差,会出现“中间误差大,两头误差小”的特点。即在放电深度小于60%的时候,由于电流测量存在系统误差,并且由于状态方程的存在,系统的累积误差会越来越大,直到放电后期,随着SoC不断减小,EMF曲线不断变得陡峭,卡尔曼增益变得越拉越大,量测方程的作用越来越明显,才使得之前累积误差在EKF的作用下逐步得到了消除。

 

似上我们讨论的是当电流传感器存在+5A的系统误差时SoC估算的误差谱。我们还可以进一步人为地设定电流传感器测量系统误差的大小,用相同的方法进行仿真分析,可以得到在不同的电流测量系统误差下SoC估算值偏差的统计值,如下表所示。

 

动力电池技术分析

 

从上表中可以看出SoC估算偏差与电流传感器的系统误差符号相反,但就绝对值而言近似地成正比例关系。

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