Novel Estimation Technique for the State-of-Charge of the Lead-Acid Battery by Using EKF Considering Hysteresis Phenomenon : 히스테리시스 현상을 고려한 확장칼만필터를 이용한 새로운 납축전지의 충전상태 추정방법

국문 초록 (Abstract)

State-State-of-Charge (SOC)는 전기자동차의 운전범위를 평가하고 기존의 엔진 자동차의 발전기를 제어하는 하나의 중요한 지표이다. 그러므로 SOC의 정확한 평가는 에너지의 효과적인 활용뿐 아니라 파워트레인에 생길 수 있는 심각한 문제의 발생 방지와 배터리의 수명연장을 위해서 중요하다. 히스테리시스의 현상은 특히 자주 충방전하는 배터리에 있어서 SOC추정에 상대적으로 커다란 오차를 발생시키다. 본 논문은 잘 알려진 확장 칼만 필터와 납축전지의 전기적 등가회로 모델을 이용하여 히스테리시스 특성을 고려한 새로운 SOC추정 방법에 대해서 제안하였다. 히스테리시스 효과는 부분 사이클 동안 누적된 전하량의 표준화된 적산에 의해 모델링된다. 제안된 알고리즘의 유효성은 실험을 통해 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

State-of-charge (SOC) is one of the significant indicators to estimate the driving range of the electric vehicle and to control the alternator of the conventional engine vehicles as well. Therefore its precise estimation is crucial not only for utilizing the energy effectively but also preventing critical situations happening to the powertrain and lengthening the lifetime of the battery. The hysteresis phenomenon causes relatively large errors in estimating the SOC of the battery especially under the frequent discharge/charge. This paper proposes a novel estimation technique for the SOC of the Lead-Acid battery by using a well-known Extended Kalman Filter (EKF) and an electrical equivalent circuit model of the Lead-Acid battery considering hysteresis characteristics. The hysteresis effect is modeled by the calculation of the normalized integration of the charge throughput during the partial cycle. The validity of the proposed algorithm is verified through the experiments.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT IN ENGLISH iv
• ABSTRACT IN KOREAN v
• CHAPTER 1 Introduction 1
• CHAPTER 2 Battery modeling 5
• 2.1 Battery modeling discussion 5
• 2.2 OCV modeling 8
• 2.3 Experimental setup and parameters extraction 11
• CHAPTER 3 Estimation algorithm 24
• 3.1 Extended Kalman filter 24
• 3.2 Estimation with EKF 25
• CHAPTER 4 Results and discussion 28
• CHAPTER 5 Conclusions 30
• REFERENCES 31