The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회논문지)

The Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회)
권호 표지

Modeling and State Observer Design of HEV Li-ion Battery

하이브리드 전기자동차용 리튬이온 배터리 모델링 및 상태 관측기 설계

  • 김호기 (현대자동차(주) HEV개발실) ;
  • 허상진 (현대자동차(주) HEV개발실) ;
  • 강구배 (현대자동차(주) HEV개발실)
  • Published : 2008.10.20
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Abstract

A lumped parameter model of Li-ion battery in hybrid electric vehicle(HEV) is constructed and system parameters are identified by using recursive least square estimation for different C-rates, SOCs and temperatures. The system characteristics of pole and zero in the frequency domain are analyzed with the parameters obtained from different conditions. The parameterized model of a Li-ion battery indicates highly dependent of temperatures. To estimate SOC and polarization voltage, a Luenberger state observer is utilized. The P- or PI-gains of observer based on a suitable natural frequency and damping ratio is adopted for the state estimation. Satisfactory estimation accuracy of output voltage and SOC is especially obtained by a PI-gain. The feasibility of the proposed estimation method is verified through experiment under the conditions of different C-rates, SOCs and temperatures.

하이브리드 전기자동차용 리튬이온 배터리 시스템의 모델링 및 모델기반 상태 관측기 설계에 관한 연구를 수행하였다. 배터리의 동적 특성을 모사하기 위한 모델은 전기적 등가회로로 단순화하여 제안하였다. 모델 파라미터는 최소 자승 이론에 의거 다양한 운전조건에 따라 추정하였고, 실험 검증하였다. 검증된 모델을 기반으로 하는 비례-적분(PI) 제어의 상태 관측기를 구성하였고, 제어 이득 선정방법을 제안하였다. 제안된 상태 관측기의 강인성은 시뮬레이션 및 실험에 의거 다양한 운전조건 변동에 따른 민감도를 분석하여 검증하였다.

Keywords

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