تخمین وضعیت شارژ باتری لیتیوم با استفاده از فیلتر کالمن مکعبی تطبیقی فازی

Abstract

تخمین وضعیت شارژ باتری( )SOCدر باتریهای لیتیوم یون برای اطمینان از عملکرد ایمنی و جلوگیری از شارژ و دشارژ بیش از حد از اهمیت بالایی برخوردار است. با وجود اهمیت بسیار زیاد پارامتر ،SOCاین پارامتر به طور مستقیم از پایانههای باتری قابل اندازهگیری نیست. بنابراین نیاز به تخمین آن وجود دارد. تاکنون روشهای مختلفی برای تخمین وضعیت شارژ باتریهای لیتیوم یون معرفی شده است. در این مقاله شناسایی مدل باتری و الگوریتم تخمین SOCبر اساس فیلتر کالمن مکعبی تطبیقی فازی ) (FACKFبرای باتریهای لیتیوم یون در وسایل نقلیه الکتریکی ارائه شده است. در این روش، ابتدا باتری لیتیوم یون توسط مدار معادل RCمرتبه دوم مدل شده است. سپس روش فیلتر کالمن مکعبی برای تخمین پارامترهای باتری و وضعت شارژ باتری استفاده شده است. یکی از ملزومات فیلتر کالمن مکعبی اطلاع داشتن از ماتریسهای کواریانس نویز اندازهگیری و فرآیند است. با وجود این، این ماتریسها عموما در عمل نامعلوم میباشند. درصورت انتخاب نادقیق ماتریسهای Qو Rعملکرد فیلتر تحت تاثیر قرار گرفته و دقت تخمین وضعیت شارژ کاهش و حتی امکان واگرایی وجود دارد. برای رفع این مشکل در این مقاله یک سیستم فازی برای نظارت بر عملکرد فیلتر کالمن مکعبی طراحی شده است. سیستم فازی ماتریسهای Rو Qبه گونه ای تنظیم مینماید که فیلتر دارای عملکرد بهینه باشد. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، این روش با روشهای کلاسیک مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده عملکرد موثر روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روشها است. در روش پیشنهادی جذر میانگین مربع خطا ( )RMSEبرای تخمین وضعیت شارژ باتری در همه شرایط( با مشخصات آماری معلوم و نامعلوم نویز پروسه و اندازهگیری) حدود 0.01در همه شرایط است در حالی که در سایر روشها وقتی مشخصات آماری نویز پروسه و اندازهگیری نامعلوم است دقت کاهش مییابد