锂离子电池组等效电路建模及SOC估算的研究

发布时间：2020-03-04 03:26

【摘要】：随着世界能源危机和环境污染问题的日益严峻,各国政府对零排放和节能环保的电动汽车的研发越来越重视,使得新能源汽车成为了当前研究的热点课题。电池管理系统(Battery Management System,BMS)作为电动汽车的重要组成部分,通过对车载动力电池的有效控制和管理,从而保障了电动汽车安全可靠的运行。其中电池荷电状态(State Of Charge,SOC)的准确估算是电池管理系统运行的前提和关键技术之一,并且一直以来都是研究的热点和难点问题。为此本论文以锂离子电池为研究对象,针对影响SOC估算精度的电池模型和SOC在线估算方法展开了深入研究。全文首先介绍了锂离子电池SOC估计的背景和意义,阐述了SOC估算的国内外研究现状,研究了锂离子电池的内部结构和工作原理,分析了影响电池性能的主要因素,搭建了电池测试平台,开展了充放电、开路电压和混合脉冲功率特性(Hybrid Pulse Power Characterization,HPPC)等一系列特性试验,完成了对实验数据的分析处理。在实验数据的基础上,考虑模型的精度和算法的复杂度的前提下,提出了二阶RC等效电路模型来模拟锂离子电池的工作特性,采用指数拟合的方法辨识了模型的动态参数,在恒流和自定义周期电流工况下验证了模型参数的有效性。根据等效电路模型建立了电池系统的状态空间方程,在Matlab/Simulink平台上,利用高斯厄密特算法(Gauss-Hermite Quadrature Filter,GHQF)实现了对状态量SOC的递推估算。结果表明,本文提出的SOC估算方法具有较高的准确性,无论是恒流、周期电流,还是变电流的工况下,SOC都能实时跟踪真实值的变化,同时,GHQF算法对SOC初值具有很好的鲁棒性,其收敛于真实值的速度较快,并且整个估算过程中,SOC最大误差不超过3.7%,具有较高的精度。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM912

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本文编号：2584643