车载铅酸电池SOC与SOH协同估计及充放电策略研究

发布时间：2020-07-12 20:05

【摘要】：铅酸蓄电池是燃油汽车上的辅助电源,一般用来承担发动机起动供电和辅助供电的任务。SOC(State of Charge)和SOH(State of Health)分别用来描述铅酸蓄电池的荷电状态和健康状态,是燃油车能量管理系统电源管理策略的重要输入参数,估计精度对整车能量管理有效性有重要影响。充放电电流过大会使铅酸蓄电池容量快速降低,导致使用寿命缩短,通过控制铅酸蓄电池的充放电电流大小可以达到延长使用寿命的目的。本课题以安徽省自然科学基金和企业委托合作项目为依托,研究了车载铅酸蓄电池SOC与SOH协同估计方法以及考虑铅酸蓄电池寿命的充放电策略。首先,从精准度以及复杂度方面对常用的蓄电池等效电路模型进行了对比与分析;然后,在模型对比结果基础上选用了合适的Randles等效电路模型,并通过试验建立了SOC-SOH-Voc关系模型,提出了一种基于最小二乘算法以及卡尔曼滤波算法的SOC与SOH协同估计算法;接着,通过试验分析得到了蓄电池SOH、放电电流以及充放电循环次数之间的关系以及铅酸蓄电池当量内阻与SOC的关系,并进一步得到了蓄电池输出功率和放电电流之间的关系,在此基础上提出了一种延长铅酸蓄电池寿命的充放电策略;最后,分别对蓄电池SOC与SOH估计试验系统以及充放电仿真试验程序进行了总体设计和详细设计。通过搭建实际充放电试验平台对提出估计方法的有效性进行了验证,通过编写仿真试验程序对充放电策略有效性进行了验证。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.6
【图文】：

铅酸蓄电池

图 2.1 AGM 铅酸蓄电池Fig 2.1 AGM lead-acid battery电路模型好的反映和表征蓄电池的某些特性，需要建立相关的电池，可以分为电化学模型、数学解析模型、统计学和等效电路路模型中将各种物理量都表示了出来，更容易用于蓄电池电路模型又可以细分为 Rint 模型、Thevenin 模型、PNGVdles 模型等。各个模型能够反映蓄电池动态特性的程度不也不一样。型和 Thevenin 模型效电路模型如图 2.2 所示，该等效电路模型比较简单，将想电压源 Uoc和一个定值内阻 R。其中理想电源的电压即值电阻 R 表示蓄电池内部电阻。但是由于该电路模型并池荷电状态变化而变化的事实考虑进去，故而并不能很好

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合肥工业大学专业硕士研究生学位论文模型参数数值和 SOH 数值通过高速 CAN 总线传送给 MCU2压以及 SOC 的估计。该模块估计的 SOC、SOH 等参数都将会通外界的相关设备。证本文提出的 SOC 和 SOH 联合估计方法的有效性，搭建了如台。它主要包括一个示例智能铅酸蓄电池传感器，一个上位机池放电仪，一个铅酸蓄电池充电器以及 2 块铅酸蓄电池（SOH）。其中示例智能铅酸蓄电池传感器的Ⅰ部分主要包括 MCU1 以与Ⅱ部分之间通过 CAN 总线连接。Ⅱ部分主要包括 MCU2，与总线连接，与上位机系统通过 LIN 总线连接。

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图 5.2 铅酸蓄电池充放电试验台架Fig 5.2 Lead-acid battery charging and discharging test bench机系统在 CANoe 环境中开发完成，可以完成对试验数据的监测，并对铅酸蓄电池传感器进行相关参数的配置，界面如图 5.3 所

【参考文献】