تخمين وضعيت شارژ باتري ليتيوم با استفاده از فيلتر كالمن مكعبي تطبيقي فازي

تخمين وضعيت شارژ باتري(SOC) در باتري‌هاي ليتيوم يون براي اطمينان از عملكرد ايمني و جلوگيري از شارژ و دشارژ بيش از حد از اهميت بالايي برخوردار است. با وجود اهميت بسيار زياد پارامتر SOC، اين پارامتر به طور مستقيم از پايانه‌هاي باتري قابل اندازه‌گيري نيست. بنابراين نياز به تخمين آن وجود دارد. تاكنون روش‌هاي مختلفي براي تخمين وضعيت شارژ باتري‌هاي ليتيوم يون معرفي شده است. در اين مقاله شناسايي مدل باتري و الگوريتم تخمين SOC بر اساس فيلتر كالمن مكعبي تطبيقي فازي (FACKF) براي باتري‌هاي ليتيوم يون در وسايل نقليه الكتريكي ارائه شده است. در اين روش، ابتدا باتري ليتيوم يون توسط مدار معادل RC مرتبه دوم مدل شده است. سپس روش فيلتر كالمن مكعبي براي تخمين پارامترهاي باتري و وضعت شارژ باتري استفاده شده است. يكي از ملزومات فيلتر كالمن مكعبي اطلاع داشتن از ماتريسهاي كواريانس نويز اندازه‌گيري و پروسه است. با وجود اين، اين ماتريس‌ها عموما در عمل نامعلوم مي‌باشند. درصورت انتخاب نادقيق ماتريسهاي Q و R عملكرد فيلتر تحت تاثير قرار گرفته و دقت تخمين وضعيت شارژ كاهش و حتي امكان واگرايي وجود دارد. براي رفع اين مشكل در اين مقاله يك سيستم فازي براي نظارت بر عملكرد فيلتر كالمن مكعبي طراحي شده است. سيستم فازي ماتريسهاي R و Q به گونه اي تنظيم مي نمايد كه فيلتر داراي عملكرد بهينه باشد. براي ارزيابي عملكرد روش پيشنهادي، اين روش با روش هاي كلاسيك مقايسه شده است. نتايج نشان دهنده عملكرد موثر روش پيشنهادي در مقايسه با ساير روش‌ها است.در روش پيشنهادي جذر ميانگين مربع خطا ( RMSE ) براي تخمين وضعيت شارژ باتري در همه شرايط ( با مشخصات آماري معلوم و نامعلوم نويز پروسه و اندازه گيري) حدود 0.01 در همه شرايط است در حالي كه در ساير روشها وقتي مشخصات آماري نويز پروسه و اندازهگيري نامعلوم است دقت كاهش مييابد.