基于FUKF的动力电池SOC估计方法研究与验证
发布时间：2022-11-08 19:21
随着环境问题愈演愈烈,世界各国就发展新能源汽车达成共识,我国更是将其列为战略性新兴产业之一。新能源汽车中,电动汽车成为关注的焦点,电池和电池管理系统（BMS,Battery Management System）作为电动汽车的核心部件,其相关技术直接制约着电动车的发展。其中,电池荷电状态（SOC）估计作为BMS的核心技术更是当前研究的热点问题。本文基于国产某三元锂离子电池,围绕电池荷电状态估计问题展开研究,主要做了以下工作:首先,深入了解了锂离子电池的结构与工作原理,总结概括了现有的各锂离子电池模型的优点和不足,选取了能精确模拟电池充放电下电池外特性曲线的改进Thevenin等效电路模型。分析了影响电池模型精度的重要因素,如温度、循环寿命、充放电倍率等因素,接着,做了相关实验以获取本文所选取的等效电路模型参数。然后,使用充电工况、HPPC工况和ECE工况验证了模型的精度,实验效果显示:模型精度良好。其次,对卡尔曼滤波算法的原理、不足以及逐步改进的过程作了介绍,搭建了EKF和UKF模型,对比了两者精度选择了精度较好的UKF算法作为基础算法。详细介绍了UKF算法估计过程和原理,引入了模糊控制...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.1.1 电动汽车发展概述
1.1.2 动力电池发展概述
1.2 电池管理系统
1.2.1 BMS基本功能
1.2.2 SOC估计的研究现状
1.3 本文的研究内容
第2章 锂离子电池特性
2.1 电池结构和工作原理
2.2 常用的锂离子电池模型
2.2.1 电化学模型
2.2.2 神经网络模型
2.2.3 等效电路模型
2.3 本文所采用的电池模型
2.4 等效电路模型影响因素
2.4.1 温度和充放电倍率
2.4.2 循环次数
2.4.3 自放电因素
2.5 OCV-SOC曲线与参数辨识
2.5.1 开路电压与SOC关系特性
2.5.2 参数辨识
2.6 等效电池模型的验证
2.6.1 充电工况
2.6.2 HPPC实验工况
2.6.3 动态工况
2.7 本章小结
第3章 基于模糊自适应无迹卡尔曼算法估计电池SOC
3.1 卡尔曼滤波理论
3.2 扩展卡尔曼滤波算法
3.3 无迹卡尔曼滤波算法
3.3.1 UKF算法介绍
3.3.2 基于UKF的 SOC估计算法原理
3.3.3 基于UKF的 SOC估计算法仿真分析
3.4 改进的模糊自适应无迹卡尔曼算法
3.4.1 模糊自适应无迹卡尔曼算法原理
3.4.2 HPPC工况验证
3.4.3 充电工况验证
3.4.4 动态工况验证
3.5 本章小结
第4章 算法验证平台搭建
4.1 硬件整体方案确定
4.2 主控单元电路
4.3 监测单元设计
4.3.1 电流采样模块
4.3.2 电压和温度采样硬件
4.3.3 电压和温度采样程序
4.4 通讯模块设计
4.4.1 SPI通讯模块
4.4.2 I~2C通讯
4.4.3 SCI通讯模块
4.5 隔离模块
4.6 算法自动代码生成
4.6.1 应用MATLAB生成模糊控制查询表
4.6.2 模型封装
4.6.3 参数配置
4.7 主程序设计
4.8 本章小结
第5章 算法台架试验
5.1 电池实验平台
5.2 实验测试结果和分析
5.2.1 调试过程
5.2.2 充电工况
5.2.3 脉冲放电工况
5.2.4 ECE工况
5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]霍尔传感器在电流检测中的应用[J]. 石静波. 电子测试. 2018(12)
[2]EKF与UKF的目标跟踪算法应用与对比[J]. 唐哲,王庭军,陈志豪. 无线互联科技. 2018(08)
[3]固态锂电池技术发展现状与趋势[J]. 王薛超,曹耀光,金茂菁. 科技中国. 2018(01)
[4]基于改进PNGV模型的动力锂电池SOC精确估计[J]. 邓磊,李小谦,吴浩伟,姚川,汪晓峰. 电源技术. 2017(10)
[5]基于ADS1115多通道低功耗环境参数检测系统设计[J]. 李长才,肖金球,华猛. 苏州科技大学学报(工程技术版). 2017(03)
[6]基于大规模训练神经网络的微小故障在线检测[J]. 司文杰,杨飞飞. 计算机科学. 2017(02)
[7]一种嵌入式处理器间SPI总线通信优化方法[J]. 白林亭,海钰琳,李亚晖. 航空计算技术. 2016(06)
[8]基于卡尔曼滤波的电动汽车电池SOC估算方法研究[J]. 王丽平,毕红雪. 机电产品开发与创新. 2016(03)
[9]电动汽车动力电池荷电状态估计方法探讨[J]. 曾求勇,张鑫,范兴明. 电测与仪表. 2014(24)
[10]锂离子电池高温搁置性能研究[J]. 司晓影,孙全,佘佩亮,武洪彬. 电池工业. 2014(04)
博士论文
[1]动力电池组SOC在线估计模型与方法研究[D]. 高明煜.武汉理工大学 2013
硕士论文
[1]纯电动物流车动力蓄电池系统荷电状态的建模与估计[D]. 段云鹏.中国科学技术大学 2018
[2]矿用锂电源管理系统及检测平台设计研究[D]. 龚蒋.中国矿业大学 2018
[3]动力锂离子电池荷电状态估计研究[D]. 杨阳.重庆交通大学 2018
[4]基于智能控制的永磁同步电机系统研究[D]. 程飞.湖南大学 2018
[5]电动汽车用锂离子电池SOC估算方法研究[D]. 段洋.湖南大学 2018
[6]基于模型的纯电动汽车动力电池SOC估计方法研究[D]. 田强.湖南大学 2018
[7]电动汽车锂离子电池主动均衡系统的研究与设计[D]. 华彬.湖南大学 2018
[8]基于STFDEKF的锂离子电池SOC估算[D]. 窦思远.湖南大学 2018
[9]电动汽车LiFePO4电池SOC估计方法研究和电池管理系统设计[D]. 饶华兵.西南交通大学 2017
[10]基于UKF算法的电动汽车动力电池荷电状态的研究[D]. 李靖.西安理工大学 2017
本文编号：3704414
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.1.1 电动汽车发展概述
1.1.2 动力电池发展概述
1.2 电池管理系统
1.2.1 BMS基本功能
1.2.2 SOC估计的研究现状
1.3 本文的研究内容
第2章 锂离子电池特性
2.1 电池结构和工作原理
2.2 常用的锂离子电池模型
2.2.1 电化学模型
2.2.2 神经网络模型
2.2.3 等效电路模型
2.3 本文所采用的电池模型
2.4 等效电路模型影响因素
2.4.1 温度和充放电倍率
2.4.2 循环次数
2.4.3 自放电因素
2.5 OCV-SOC曲线与参数辨识
2.5.1 开路电压与SOC关系特性
2.5.2 参数辨识
2.6 等效电池模型的验证
2.6.1 充电工况
2.6.2 HPPC实验工况
2.6.3 动态工况
2.7 本章小结
第3章 基于模糊自适应无迹卡尔曼算法估计电池SOC
3.1 卡尔曼滤波理论
3.2 扩展卡尔曼滤波算法
3.3 无迹卡尔曼滤波算法
3.3.1 UKF算法介绍
3.3.2 基于UKF的 SOC估计算法原理
3.3.3 基于UKF的 SOC估计算法仿真分析
3.4 改进的模糊自适应无迹卡尔曼算法
3.4.1 模糊自适应无迹卡尔曼算法原理
3.4.2 HPPC工况验证
3.4.3 充电工况验证
3.4.4 动态工况验证
3.5 本章小结
第4章 算法验证平台搭建
4.1 硬件整体方案确定
4.2 主控单元电路
4.3 监测单元设计
4.3.1 电流采样模块
4.3.2 电压和温度采样硬件
4.3.3 电压和温度采样程序
4.4 通讯模块设计
4.4.1 SPI通讯模块
4.4.2 I~2C通讯
4.4.3 SCI通讯模块
4.5 隔离模块
4.6 算法自动代码生成
4.6.1 应用MATLAB生成模糊控制查询表
4.6.2 模型封装
4.6.3 参数配置
4.7 主程序设计
4.8 本章小结
第5章 算法台架试验
5.1 电池实验平台
5.2 实验测试结果和分析
5.2.1 调试过程
5.2.2 充电工况
5.2.3 脉冲放电工况
5.2.4 ECE工况
5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]霍尔传感器在电流检测中的应用[J]. 石静波. 电子测试. 2018(12)
[2]EKF与UKF的目标跟踪算法应用与对比[J]. 唐哲,王庭军,陈志豪. 无线互联科技. 2018(08)
[3]固态锂电池技术发展现状与趋势[J]. 王薛超,曹耀光,金茂菁. 科技中国. 2018(01)
[4]基于改进PNGV模型的动力锂电池SOC精确估计[J]. 邓磊,李小谦,吴浩伟,姚川,汪晓峰. 电源技术. 2017(10)
[5]基于ADS1115多通道低功耗环境参数检测系统设计[J]. 李长才,肖金球,华猛. 苏州科技大学学报(工程技术版). 2017(03)
[6]基于大规模训练神经网络的微小故障在线检测[J]. 司文杰,杨飞飞. 计算机科学. 2017(02)
[7]一种嵌入式处理器间SPI总线通信优化方法[J]. 白林亭,海钰琳,李亚晖. 航空计算技术. 2016(06)
[8]基于卡尔曼滤波的电动汽车电池SOC估算方法研究[J]. 王丽平,毕红雪. 机电产品开发与创新. 2016(03)
[9]电动汽车动力电池荷电状态估计方法探讨[J]. 曾求勇,张鑫,范兴明. 电测与仪表. 2014(24)
[10]锂离子电池高温搁置性能研究[J]. 司晓影,孙全,佘佩亮,武洪彬. 电池工业. 2014(04)
博士论文
[1]动力电池组SOC在线估计模型与方法研究[D]. 高明煜.武汉理工大学 2013
硕士论文
[1]纯电动物流车动力蓄电池系统荷电状态的建模与估计[D]. 段云鹏.中国科学技术大学 2018
[2]矿用锂电源管理系统及检测平台设计研究[D]. 龚蒋.中国矿业大学 2018
[3]动力锂离子电池荷电状态估计研究[D]. 杨阳.重庆交通大学 2018
[4]基于智能控制的永磁同步电机系统研究[D]. 程飞.湖南大学 2018
[5]电动汽车用锂离子电池SOC估算方法研究[D]. 段洋.湖南大学 2018
[6]基于模型的纯电动汽车动力电池SOC估计方法研究[D]. 田强.湖南大学 2018
[7]电动汽车锂离子电池主动均衡系统的研究与设计[D]. 华彬.湖南大学 2018
[8]基于STFDEKF的锂离子电池SOC估算[D]. 窦思远.湖南大学 2018
[9]电动汽车LiFePO4电池SOC估计方法研究和电池管理系统设计[D]. 饶华兵.西南交通大学 2017
[10]基于UKF算法的电动汽车动力电池荷电状态的研究[D]. 李靖.西安理工大学 2017
本文编号：3704414
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3704414.html
