锂电池电热耦合模型参数辨识
发布时间：2021-06-25 01:37
电池是纯电动汽车驱动系统的三大部件之一,其运行状态直接影响纯电动汽车的性能。因此,研究其模型并进行参数辨识非常重要。结合项目需求,以锂离子动力电池为研究对象,从基本工作原理出发,研究其电热耦合模型,采用混沌粒子群算法进行模型参数辨识,所做的主要工作如下:（1）在对锂电池工作原理和重要性能参数进行详细分析的基础上,对其生热机理及传热特性进行了研究。然后,分析了锂电池常见的等效模型,并对相应模型的优缺点分别进行了总结。最终选用二阶RC电路为电气子模型,将其与双态热子模型经电路参数的发热和温度依赖性耦合而建立了锂电池电热耦合模型。（2）在模型参数辨识的理论基础上分析了粒子群算法,并基于混沌序列研究了混沌粒子群算法。然后,以Rosenbrock函数为测试对象验证混沌粒子群算法的优化性能,结果表明混沌粒子群算法鲁棒性好、收敛性强、全局优化效果良好。（3）通过恒温条件下的脉冲充放电循环实验以及不同荷电状态下的恒流放电实验来分别辨识电气子模型参数和热子模型参数,然后利用所得的电气子模型和热子模型参数,采用混沌粒子群算法进行耦合模型参数辨识。最后,将所得的耦合模型分别在恒流充放电工况和DST工况下进行...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种算法寻优时适应度值随迭代次数的变化情况
因此在开路电压标定过程中将不考虑温度的影响。本文以 25℃下所流充放电法实验数据来研究 与 SOC 之间的关系。表 5.1 为所研究的锂离子本参数。表 5.1 电池基本参数正负极材料 电池型号 标称容量 工作温度 标称电压 放电截止电压钴锰酸锂/石墨 18650 2000mAh0 ~ 50℃（充电）-20 ~ 75℃（放电）3.7V 2.5V Roscher 等[88-91]所述，由于电池的电化学反应会导致迟滞效应，会使电池的充曲线存在电压间隙。由于本文未重点研究电池的迟滞效应，所以取充放电曲线作为开路电压 ，开路电压 与 SOC 的特性曲线如图 5.2 所示。在 SOC0%之间，将时间对放电电流进行积分，可获得电池的总容量 ，实际测得的电 2Ah。
第五章 电热耦合模型参数辨识及实验验证纯电动汽车的电池管理系统是嵌入式的，其存储空间有限，所以实际控制部分一般采用函数拟合的方式来确定 与 SOC 之间的关系。如 C.Weng 等[92,93]所述, 可以被参数化为 SOC 的五阶多项式：2 3 4 50 1 2 3 4 5( )OCU SOC SOC SOC SOC SOC SOC(5.1)其中，α0,α1,α2,α3,α4,α5是该多项式的系数。采用 4.3.2 小节的混沌粒子群算法对 -SOC 的函数关系式进行辨识时，选取变量数 n=6、粒子个数 Size=40、最大迭代次数为 Itn=200。电压拟合曲线及其误差如图 5.3 所示。辨识得到的函数关系式为：2 34 5( ) 3.196 4.016 -15.82 14.81-23.86 7.014OCU SOC SOC SOC SOCSOC SOC (5.2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]用Icepak软件分析并验证某纯电动轿车电池组热管理系统[J]. 宋军,夏顺礼,赵久志,张宝鑫,阳斌,秦李伟. 汽车工程学报. 2013(03)
[2]浅析电源电动势与路端电压的关系[J]. 王勇. 甘肃科技纵横. 2009(05)
[3]基于卡尔曼滤波的电动汽车剩余电量估计[J]. 程艳青,高明煜. 杭州电子科技大学学报. 2009(03)
[4]电动汽车用电池性能模型研究综述[J]. 陈全世,林成涛. 汽车技术. 2005(03)
[5]变电流下的电池荷电状态定义方法探讨[J]. 麻友良,陈全世,朱元. 电池. 2001(01)
博士论文
[1]面向电动汽车续驶里程估计的电池剩余放电能量预测研究[D]. 刘光明.清华大学 2015
[2]混沌粒子群优化算法及应用研究[D]. 徐文星.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]基于等效电路模型的锂离子电池模型参数辨识算法对比研究[D]. 黑文洁.长安大学 2018
[2]基于粒子滤波的锂电池SOC估算及单体一致性评价研究[D]. 潘俊铖.西南科技大学 2017
[3]纯电动汽车锂离子电池热效应及电池组散热结构优化[D]. 李涛.重庆大学 2013
[4]基于Thevenin等效电路模型的锂离子电池组SOC估算研究[D]. 谢旺.上海交通大学 2013
[5]混合动力汽车用锂离子电池管理系统的研制[D]. 蔡群英.北京交通大学 2010
本文编号：3248230
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种算法寻优时适应度值随迭代次数的变化情况
因此在开路电压标定过程中将不考虑温度的影响。本文以 25℃下所流充放电法实验数据来研究 与 SOC 之间的关系。表 5.1 为所研究的锂离子本参数。表 5.1 电池基本参数正负极材料 电池型号 标称容量 工作温度 标称电压 放电截止电压钴锰酸锂/石墨 18650 2000mAh0 ~ 50℃（充电）-20 ~ 75℃（放电）3.7V 2.5V Roscher 等[88-91]所述，由于电池的电化学反应会导致迟滞效应，会使电池的充曲线存在电压间隙。由于本文未重点研究电池的迟滞效应，所以取充放电曲线作为开路电压 ，开路电压 与 SOC 的特性曲线如图 5.2 所示。在 SOC0%之间，将时间对放电电流进行积分，可获得电池的总容量 ，实际测得的电 2Ah。
第五章 电热耦合模型参数辨识及实验验证纯电动汽车的电池管理系统是嵌入式的，其存储空间有限，所以实际控制部分一般采用函数拟合的方式来确定 与 SOC 之间的关系。如 C.Weng 等[92,93]所述, 可以被参数化为 SOC 的五阶多项式：2 3 4 50 1 2 3 4 5( )OCU SOC SOC SOC SOC SOC SOC(5.1)其中，α0,α1,α2,α3,α4,α5是该多项式的系数。采用 4.3.2 小节的混沌粒子群算法对 -SOC 的函数关系式进行辨识时，选取变量数 n=6、粒子个数 Size=40、最大迭代次数为 Itn=200。电压拟合曲线及其误差如图 5.3 所示。辨识得到的函数关系式为：2 34 5( ) 3.196 4.016 -15.82 14.81-23.86 7.014OCU SOC SOC SOC SOCSOC SOC (5.2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]用Icepak软件分析并验证某纯电动轿车电池组热管理系统[J]. 宋军,夏顺礼,赵久志,张宝鑫,阳斌,秦李伟. 汽车工程学报. 2013(03)
[2]浅析电源电动势与路端电压的关系[J]. 王勇. 甘肃科技纵横. 2009(05)
[3]基于卡尔曼滤波的电动汽车剩余电量估计[J]. 程艳青,高明煜. 杭州电子科技大学学报. 2009(03)
[4]电动汽车用电池性能模型研究综述[J]. 陈全世,林成涛. 汽车技术. 2005(03)
[5]变电流下的电池荷电状态定义方法探讨[J]. 麻友良,陈全世,朱元. 电池. 2001(01)
博士论文
[1]面向电动汽车续驶里程估计的电池剩余放电能量预测研究[D]. 刘光明.清华大学 2015
[2]混沌粒子群优化算法及应用研究[D]. 徐文星.北京化工大学 2012
硕士论文
[1]基于等效电路模型的锂离子电池模型参数辨识算法对比研究[D]. 黑文洁.长安大学 2018
[2]基于粒子滤波的锂电池SOC估算及单体一致性评价研究[D]. 潘俊铖.西南科技大学 2017
[3]纯电动汽车锂离子电池热效应及电池组散热结构优化[D]. 李涛.重庆大学 2013
[4]基于Thevenin等效电路模型的锂离子电池组SOC估算研究[D]. 谢旺.上海交通大学 2013
[5]混合动力汽车用锂离子电池管理系统的研制[D]. 蔡群英.北京交通大学 2010
本文编号：3248230
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