基于AEKF的锂离子电池SOC估计研究

发布时间：2017-10-21 02:15

  本文关键词：基于AEKF的锂离子电池SOC估计研究

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【摘要】：开发资源节约型,环境友好型的电动汽车是当前全球汽车技术革命和产业转型的前沿阵地和技术制高点。目前,电动汽车中电池的功率密度和循环寿命是影响电动车发展的关键因素和技术瓶颈。电动汽车行驶过程中,电池在复杂运行工况下会受到间歇性充放电的影响,由于电池具有高度非线性的数学模型,因此很难在线准确辨识电池荷电状态(State of Charge,SOC)。本文在考虑车载复杂噪声干扰的情况下,研究自适应扩展卡尔曼滤波算法(Adaptive Extended Kalman Filter,AEKF)进行电池SOC的实时估算,以优化电池工作,提高电池利用率,延长电池使用寿命。首先,论文中采用具有二阶RC滤波的DP等效电路模型建立磷酸铁锂电池状态空间方程。其次,重点研究AEKF进行电池SOC的估算,并对其进行仿真分析。最后,利用电池测试平台对于本文提出的算法进行试验研究,实验数据表明:DP等效电路模型具有很高的精度,能够准确的跟踪电池电压变化;AEKF估算方法可以准确估计电池SOC,且其收敛性不受SOC初值的影响。采用DP等效电路模型,并基于AEKF对电池SOC估算的方法,可以同时实时在线辨识电池模型参数和SOC。针对电动汽车中复杂噪声干扰对于扩展卡尔曼滤波算法的影响,本文采用自适应滤波方法,降低噪声干扰对于估算系统的影响。因此,针对电动汽车在功率密度和使用寿命方面不断提升的需求,开发一种适用于电动汽车领域的电池SOC估算方法,对电池的实际应用具有非常重要的意义,也会对丰富电动汽车理论具有重要的理论意义。
【关键词】：锂离子电池 SOC估计 等效电路模型 参数辨识
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 电动汽车国内外研究现状10-12
• 1.2.2 电动汽车用电池研究现状12
• 1.2.3 电动汽车用电池模型研究现状12-13
• 1.2.4 电动汽车用电池SOC估计研究现状13-14
• 1.3 本文研究的主要研究内容14-15
• 第2章 锂离子电池模型15-24
• 2.1 锂离子电池简介15-16
• 2.1.1 电池结构与工作原理15-16
• 2.1.2 电池主要技术参数16
• 2.2 电池端电压模型简介16-21
• 2.2.1 锂离子电池等效电路模型17-19
• 2.2.2 DP等效电路模型19-21
• 2.3 电池模型的选择21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 磷酸铁锂电池SOC动态估算24-38
• 3.1 SOC的定义24
• 3.2 SOC经典估算方法24-26
• 3.2.1 放电实验法24-25
• 3.2.2 开路电压法25
• 3.2.3 内阻法和电化学阻抗测试25
• 3.2.4 负载电压法25-26
• 3.2.5 人工神经网络法26
• 3.3 基于AEKF算法和电池模型的SOC估计26-37
• 3.3.1 卡尔曼滤波算法26-27
• 3.3.2 自适应扩展卡尔曼滤波算法27-29
• 3.3.3 模型离线参数辨识29-30
• 3.3.4 模型在线参数辨识30-33
• 3.3.5 电池模型的状态空间方程33-35
• 3.3.6 SOC估算实现过程35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 电池电压采集设计38-44
• 4.1 电压采集硬件设计38-42
• 4.1.1 核心控制器38-39
• 4.1.2 电压测量电路39-41
• 4.1.3 电源电路41
• 4.1.4 CAN通讯电路41-42
• 4.2 电压采集上位机软件界面设计42-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第5章 实验与仿真分析44-56
• 5.1 实验平台简介44-45
• 5.2 实验内容45-54
• 5.2.1 HPPC测试45-50
• 5.2.2 FUDS测试工况50-53
• 5.2.3 电压采集测试53-54
• 5.3 本章小结54-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 攻读学位期间发表的学术论文61-62
• 致谢62-63
• 附录63

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1 李壮;新国标9月实施锂电池门槛加高[N];中国高新技术产业导报;2005年

2 刘碧玛;动力锂离子电池要抓住发展机遇[N];科技日报;2007年

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本文编号：1070693