scholarly journals A New Double Sliding Mode Observer for EV Lithium Battery SOC Estimation

2016 ◽  
Vol 2016 ◽  
pp. 1-9 ◽  
Author(s):  
Qiaoyan Chen ◽  
Jiuchun Jiang ◽  
Haijun Ruan ◽  
Caiping Zhang
Keyword(s):  
Sliding Mode ◽  
Internal Resistance ◽  
Sliding Mode Observer ◽  
Working Process ◽  
First Order ◽  
Soc Estimation ◽  
Battery Model ◽  
Ohmic Resistance ◽  
Remaining Capacity ◽  
Double Observer

A new sliding mode observer is proposed in this paper; compared with the existing sliding mode observer used for SOC estimation, the new observer has the advantages of simple design and good generality. The robustness of the new observer was proved by Lyapunov stability theorem. Taking the first-order Randle circuit model of the battery as an example, the new sliding mode observer was designed. Battery test was done with the simulated FUDS condition, and the robustness of the new observer was verified by the test. Because battery internal ohmic resistance is changing in battery working process, which has a significant effect on SOC estimation, a new double sliding mode observer was designed to identify the internal resistance. The tests results show that the battery internal ohmic resistance changes greatly when the SOC is low and the double observer can accurately identify the resistance which improves the accuracy of the battery model. The results also show that the new double observer is robust and can improve the precision of SOC estimation when the battery remaining capacity is low.

scholarly journals A Sliding Mode Observer SOC Estimation Method Based on Parameter Adaptive Battery Model

2016 ◽  
Vol 88 ◽  
pp. 619-626 ◽  
Author(s):  
Bo Ning ◽  
Jun Xu ◽  
Binggang Cao ◽  
Bin Wang ◽  
Guangcan Xu
Keyword(s):  
Sliding Mode ◽  
Estimation Method ◽  
Sliding Mode Observer ◽  
Soc Estimation ◽  
Battery Model ◽  
Parameter Adaptive

scholarly journals Research on Dynamic Equivalent SOC Estimation of Hybrid Energy Storage System Based on Sliding Mode Observer

2021 ◽  
Vol 9 ◽  
Author(s):  
Yifei Wang ◽  
Wei Jiang ◽  
Chengwei Zhu ◽  
Zhiqi Xu ◽  
Yifan Deng
Keyword(s):  
Energy Storage ◽  
Real Time ◽  
Sliding Mode ◽  
Storage System ◽  
Estimation Method ◽  
Energy Storage System ◽  
Sliding Mode Observer ◽  
Hybrid Energy ◽  
Soc Estimation ◽  
Hybrid Energy Storage

This article proposes a sliding mode observer based dynamic equivalent state of charge (ESOC) estimation method for hybrid energy storage system (HESS). Since different types of energy storage components and power electronics circuit are coupled in the HESS, the traditional SOC estimation method cannot reflect the real-time operation characteristics of the HESS. To tackle this problem, a sliding mode observer based on the model of the HESS is built in this article. By collecting the corresponding voltage and current signals, the internal parameters of energy storage elements can be observed accurately in real time. The dynamic ESOC is further defined with the idea of real-time charge balance to reflect the accurate available capacity of the HESS. Finally, the simulation results based on MATLAB/Simulink model are given to verify the feasibility of the proposed dynamic ESOC.

scholarly journals Discrete-time sliding mode observer for the state estimation of a manoeuvring target

2019 ◽  
Vol 233 (7) ◽  
pp. 847-854
Author(s):  
K Harikumar ◽  
Titas Bera ◽  
Rajarshi Bardhan ◽  
Suresh Sundaram
Keyword(s):  
Boundary Layer ◽  
Discrete Time ◽  
Sliding Mode ◽  
Estimation Error ◽  
Sliding Mode Observer ◽  
Unknown Parameters ◽  
First Order ◽  
Error Dynamics ◽  
And Performance ◽  
The Stability

This article addresses the problem of estimating the position, velocity, and acceleration of a manoeuvring target from noisy position measurements. A discrete-time sliding mode observer is designed to handle unmeasured disturbance input and measurement noise. A first-order linear dynamics is considered for target acceleration. The acceleration input command and the pole of the first-order acceleration dynamics are considered to be unknown parameters with known upper bounds. A finite non-zero boundary layer is employed to reduce the chattering phenomenon typically associated with sliding mode observers. Analysis of estimation error dynamics is presented for the case where the discrete-time sliding mode observer is operating outside the boundary layer and also within the boundary layer. An algorithm is developed for obtaining the observer gain vector that guarantees the stability of the error dynamics. Numerical simulations and experimental results are presented to validate the stability and performance of the proposed observer.

scholarly journals Battery emulator operating in a power hardware-in-the-loop simulation

2017 ◽  
Author(s):  
Νικόλαος Δανιήλ
Keyword(s):  
Equivalent Circuit ◽  
Sliding Mode ◽  
Equivalent Circuit Model ◽  
Circuit Model ◽  
Sliding Mode Observer ◽  
State Of Charge ◽  
Hardware In The Loop ◽  
Battery Model

Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός Εξομοιωτή Μπαταριών (Battery Emulator - BE) που λειτουργεί σε Περιβάλλον Προσομοίωσης Ισχύος (Power Hardware-in-the-Loop Simulation – PHIL) και εισάγεται η ιδέα του Υβριδικού Εξομοιωτή Μπαταριών (Hybrid Battery Emulator – ΗΒΕ). Η έρευνα επικεντρώθηκε σε τρεις κύριους τομείς: μοντελοποίηση μπαταρίας, αλγόριθμοι παρακολούθησης μπαταρίας και διεπαφή ισχύος της συσκευής που υλοποιεί τον εξομοιωτή. Τα ευρήματα από όλους τους ανωτέρω τομείς συνδυάζονται στον Υβριδικό Εξομοιωτή Μπαταριών (HBE).Εφαρμόζονται και συγκρίνονται τρία μοντέλα μπαταριών: το Ισοδύναμο Κύκλωμα (Equivalent Circuit Model - ECM), το Κινητικό (Kinetic Battery Model - KiBaM) και η Διάχυση (Diffusion). Η σύγκριση δείχνει ότι το μοντέλο Διάχυσης απαιτεί πολύ υψηλότερη υπολογιστική ισχύς και επομένως, είναι λιγότερο κατάλληλο για εφαρμογή σε πραγματικό χρόνο. Όσον αφορά τα άλλα δύο, το KiBaM είναι πιο απλό στην παραμετροποίηση, αλλά το ECM παρουσιάζει μεγαλύτερη ακρίβεια κατά την προσομοίωση. Η ανάλυση ευαισθησίας που πραγματοποιήθηκε, αποκαλύπτει ότι η πιο σημαντική παράμετρος για την ακρίβεια της προσομοίωσης είναι το Επίπεδο Φόρτισης (State of Charge - SoC). Η μέθοδος που προτείνεται για την αύξηση της ακρίβειας του Επίπεδου Φόρτισης (SoC) είναι ένας Παρατηρητής Λειτουργίας με την μέθοδο της Ολίσθησης (Sliding Mode Observer), ο οποίος συγκρίνει τη μετρούμενη τάση από μια πραγματική κυψέλη με την τάση που υπολογίζεται από το μοντέλο της μπαταρίας και προσαρμόζει το Επίπεδο Φόρτισης (SoC) αναλόγως.Για την επίδειξη των δυνατοτήτων αυτής της εφαρμογής, χρησιμοποιείται κοινό τροφοδοτικό του εμπορίου το οποίο υλοποιεί την Εξομοιωτή Μπαταριών (ΒΕ). Από την ανάλυση ευστάθειας που πραγματοποιήθηκε, προκύπτει η ανάγκη σύνδεσης μιας αντίσταση σε σειρά με την έξοδο του τροφοδοτικού καθώς και το αποδεκτό εύρος τιμών της υπόψη αντίστασης. Παρουσιάζονται δύο υλοποιήσεις του Υβριδικού Εξομοιωτή Μπαταριών (HBE). Και στις δύο υλοποιήσεις, ένα μόνο κελί από τη συστοιχία της μπαταρίας είναι συνδεδεμένο σε σειρά με τη συσκευή η οποία εξομοιώνει τα υπόλοιπα κελιά. Κατά την πρώτη υλοποίηση, ένα μοντέλο μπαταρίας παρέχει την τάση αναφοράς στο τροφοδοτικό που υλοποιεί τον εξομοιωτή και οι μετρήσεις από το εν σειρά συνδεδεμένο κελί χρησιμοποιούνται για την ενημέρωση των παραμέτρων του μοντέλου. Τα πειράματα αποκαλύπτουν ότι τα σφάλματα στο Επίπεδο Φόρτισης (SoC) μειώνονται και ότι η ακρίβεια εξομοίωσης αυξάνεται σημαντικά. Στη δεύτερη μέθοδο, δεν υπάρχει μοντέλο μπαταρίας. Η πραγματική τάση του εν σειρά συνδεδεμένου κελιού μετράται, πολλαπλασιάζεται και ορίζεται ως αναφορά στο τροφοδοτικό που υλοποιεί τον εξομοιωτή. Αυτή η υλοποίηση παρουσιάζει μεγαλύτερη ακρίβεια αλλά δεν προτείνεται γιατί δεν παρέχει πληροφορίες για την κατάσταση της μπαταρίας. Τέλος, προτείνεται ως μελλοντική εργασία μια εναλλακτική υλοποίηση Υβριδικού Εξομοιωτή Μπαταριών (HBE), στην οποία ένα κελί από τη συστοιχία της μπαταρίας λειτουργεί σε ένα παράλληλο πείραμα με μειωμένο ρεύμα.

The Application of UKF Algorithm for 18650-type Lithium Battery SOH Estimation

2014 ◽  
Vol 519-520 ◽  
pp. 1079-1084 ◽  
Author(s):  
Zhao Ping Chen ◽  
Qiu Ting Wang
Keyword(s):  
Kalman Filtering ◽  
Lithium Battery ◽  
Working Condition ◽  
Estimation Method ◽  
Equivalent Circuit Model ◽  
Internal Resistance ◽  
Estimation Model ◽  
Battery Model ◽  
Ohmic Resistance ◽  
Electrochemical Model

Lithium battery is widely used in recent years. In this paper, an improved battery model combined with the equivalent circuit model and the electrochemical model is established. The main efforts of our study are: Firstly, the Ohmic resistance of the battery model is identified online based on the Unscented Kalman Filtering (UKF) algorithm. Secondly, the estimation model of the State of Health (SOH) for the 18650-type battery is established. Thirdly, an improved battery SOH estimation method based on UKF algorithm is proposed. The experimental results indicate that our new battery model considers the different value of the battery internal resistance on the different working condition, like the different voltage, the different current and the different temperature.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document