A Method for Simultaneous State of Charge, Maximum Capacity and Resistance Estimation of a Li-Ion Cell Based on Equivalent Circuit Model

等效电路 离子 国家(计算机科学) 电荷(物理) 荷电状态 估计 电子工程 材料科学 计算机科学 电气工程 电压 工程类 物理 算法 电池(电) 热力学 系统工程 量子力学 功率(物理)
作者
Saurabh Gairola,Yang Hu
出处
期刊:SAE technical paper series 卷期号:1 被引量:2
标识
DOI:10.4271/2020-01-1182
摘要

Accurate estimation of the State of Charge (SOC), maximum capacity (Qmax) and internal resistance (R0) are essential for efficient battery monitoring, which is an important part of the battery management system. SOC provides information regarding the instantaneous status of the battery system, while Qmax is a key indicator of the long-term State of Health (SOH) of the cell, which represents the abilities of a battery to store energy and retain charge over extended periods. In addition, the internal resistance is also required to predict the peak available power. Traditional methods use complex models and look-up tables that have high computation requirements and are thus unsuitable for online applications. In this paper, we propose a simple method for simultaneous SOC, Qmax and internal resistance estimation based on a second-order equivalent circuit model (ECM). An Adaptive Unscented Kalman filter (AUKF) is proposed for joint SOC and ECM parameter estimation along with a forgetting-factor based Recursive Least Square (RLS) filter algorithm to estimate the slow varying Qmax. The two methods are implemented together using a simple closed-loop framework, where the estimated values from one estimator are used to update the other and vice versa. The proposed algorithms are validated for a large format NMC/Carbon pouch power cell using multiple charge-discharge cycles considering different aging conditions. The experimental results verify the proposed estimation approach with less than 5% SOC estimation error and less than 3% capacity estimation error for the typical SOC range of 10% to 90%.

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