← 返回
储能系统技术 ★ 5.0

基于传感器融合的智能电池模块荷电状态估计

Sensor Fusion-Enabled State of Charge Estimation of Smart Battery Module

作者
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2025年1月
技术分类 储能系统技术
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 锂离子电池 荷电状态估计 智能电池 电流传感器配置 迭代扩展卡尔曼滤波
语言:

中文摘要

随着对锂离子电池(LIBs)精细化管理的日益重视,在单个锂离子电池电芯层面进行低成本的荷电状态(SOC)估计存在着巨大需求。本文遵循新兴的智能电池理念,提出了一种数据与模型双驱动的高精度SOC估计解决方案。具体而言,首先提出了一种经济高效的准冗余电流传感器配置,该配置结合了最小二乘法电流调整技术,以实现基于融合的电芯精确电流传感。在此基础上,利用智能电池建模提出了一种基于迭代扩展卡尔曼滤波器的SOC估计算法,该算法创新性地将电芯电气耦合纳入其中,以增强电芯级SOC估计中的信息。实验结果表明,传感与算法的结合能够实现精确的SOC估计,电池组内所有电芯的最大SOC估计误差仅为1%。

English Abstract

With of the growing emphasis on refined management of lithium-ion batteries (LIBs), there is a significant demand for low-cost estimation of the state of charge (SOC) at the individual LIB cell level. Following the emerging concept of smart batteries, a data and model dual-driven high-accuracy SOC estimation solution is proposed in this article. In particular, a cost-effective quasi-redundant current sensor configuration is proposed first, which incorporates the least-squares current adjustment technique to enable the fusion-based accurate current sensing of cells. Building upon this, an SOC estimation algorithm based on the iterative extended Kalman filter is proposed using smart battery modeling, which innovatively incorporates the cell electrical coupling for information enhancement in cell-level SOC estimation. Experimental results demonstrate that the integration of the sensing and algorithm enables precise SOC estimation, with a maximum SOC estimating error of only 1% for all in-pack cells.
S

SunView 深度解读

从阳光电源储能系统业务视角来看,这项基于传感器融合的电池荷电状态(SOC)估算技术具有重要的战略价值。该技术通过准冗余电流传感器配置和迭代扩展卡尔曼滤波算法,实现了单体电池级的高精度SOC估算,最大误差仅为1%,这对我们的储能系统精细化管理具有直接应用价值。

在储能系统业务方面,该技术可显著提升我们PowerStack、PowerTitan等大型储能产品的电池管理系统(BMS)性能。准冗余传感器配置方案在保证精度的同时有效控制了成本,这对于大规模储能项目的经济性至关重要。单体电池级的精准SOC估算能够帮助我们更准确地评估电池组健康状态,优化充放电策略,延长电池寿命,并提高系统整体安全性。特别是该技术创新性地考虑了电池单体间的电气耦合特性,这与我们在实际项目中面临的复杂工况高度契合。

从技术成熟度评估,该方案采用的数据与模型双驱动方法已在学术界得到验证,但工程化应用仍需考虑环境适应性、长期稳定性和大规模部署的标定效率等问题。对于阳光电源而言,核心机遇在于将此技术集成到我们的智慧能源管理平台中,与云端大数据分析结合,构建更智能的预测性维护体系。挑战则在于如何在数千个电池单体的大型储能系统中实现低成本、高可靠性的传感器网络部署,以及算法在不同电池化学体系和老化状态下的适配性验证。建议组织跨部门技术评估,探索在下一代储能产品中的试点应用可能性。