【摘要】：隨著新能源汽車的迅速發(fā)展,銷量高速增長,其故障發(fā)生率也日益增高,分析其故障原因發(fā)現(xiàn)主要由動力電池組引起。SOC作為動力電池組重要表征參數(shù)之一,對保障電池組的安全使用尤為重要。在線精準估算SOC是電池管理系統(tǒng)的研究重點,對電動汽車的發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義。本文利用DMC原理對電池OCV參數(shù)進行在線辨識,對電池的等效電路模型參數(shù)進行校正,然后利用擴展卡爾曼濾波算法對電池SOC進行實時估算。最后對電池管理系統(tǒng)的軟硬件進行了開發(fā)設計,具體進行了以下的研究工作:建立基于二階RC網(wǎng)絡的電池等效電路模型,通過實驗離線辨識了 OCV-SOC曲線,通過HPPC實驗辨識了等效電路模型中的R0、Ri、C1、R2、C2等相關參數(shù),利用Simulink仿真平臺搭建了單節(jié)電池的仿真模型,通過實驗實測的數(shù)據(jù)驗證了建立模型的準確性,所建立的電池仿真模型是后期仿真研究的基礎。利用Simulink平臺搭建的基于擴展卡爾曼濾波算法估算SOC的模型,結合電池仿真模型,通過仿真加載不同的工況,以及人為將電池端電壓及電流值疊加系統(tǒng)誤差及高斯白噪聲,用以分析工程應用中,電壓值及電流值的測量誤差對估算SOC的影響規(guī)律,仿真分析驗證了端電壓及電流等數(shù)據(jù)序列的高斯噪聲對估算精度影響較弱,而系統(tǒng)誤差會對估算精度造成較大的影響,以此為依據(jù)制定所設計的電池管理系統(tǒng)的采樣精度。利用仿真模型,仿真分析了 OCV-SOC曲線存在偏差時對估算SOC的影響規(guī)律,提出了利用DMC算法在線辨識OCV值,更新擴展卡爾曼算法中的模型參數(shù),以提高估算精度。對DMC進行建模分析,提出利用RC網(wǎng)絡中的電壓作為輸出量,用階躍響應來描述電池模型中RC網(wǎng)絡,將電池等效模型線性化的方法,利用最小二乘法對線性化的系統(tǒng)模型進行OCV辨識,簡化算法,并與擴展卡爾曼濾波算法相結合,提高SOC估算精度。根據(jù)系統(tǒng)需求,對電池管理系統(tǒng)進行硬件設計,完成了對主控板及電壓采集從板的各模塊電路的設計,在PCB設計上從多個方面提高硬件的抗干擾能力,并在所設計的硬件基礎上完成了相應的軟件設計,制定相應的通信協(xié)議。將設計完成的系統(tǒng)硬件及軟件進行調(diào)試、實驗,驗證其功能及可靠性。通過實驗證明了本文所開發(fā)基于DMC原理改進EKF算法估算SOC的電池管理系統(tǒng)的有效性。
【圖文】：

是節(jié)能減排的要求，同時也是汽車產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展和提升國際競爭力的需要。自逡逑國家出臺“三縱三橫”的電動汽車研發(fā)格局以來，國內(nèi)對電動汽車的研發(fā)得到了逡逑迅速發(fā)展，電動汽車銷量也迅速增加１４］，圖１－丨為近年來我國新能源汽車的銷量。逡逑２０１８年６月，，國務院在《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》中提出到２０２０年新能逡逑源汽車產(chǎn)銷量要達到２００萬輛左右［１｜］。逡逑１４０逡逑■純電動汽車■插電式混合動力邋邐逡逑１２０邐ｍ逡逑ｓ：ｕ＿』＊邋Ｎ逡逑２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６邐２０１７邐２０１８逡逑年份逡逑圖１－１近年來我國新能源汽車的年銷量逡逑隨著我國新能源汽車的迅速發(fā)展，銷量高速增長，新能源汽車的故障發(fā)生率逡逑也日益增高［｜２］，據(jù)《中國新能源汽車大數(shù)據(jù)研宄報告（２０１８）》中顯示，電動汽車逡逑的主要故障來源有：動力電池一致性差、單體電池過壓報警、單體電池欠壓報警、逡逑可充電儲能系統(tǒng)不匹配等［ｎｉ。分析故障原因發(fā)現(xiàn)新能源汽車故障主要由動力電逡逑１逡逑Ｉ逡逑

由基爾霍夫定律可得到電池端電壓表達式：逡逑ｖ邋＝邋Ｅｓ0ｃ邋－邋ＶＲ0邋－邋ＶＲ．邐（２－４）逡逑式中：Ｆ表示動力電池的端電壓，￡５０Ｃ表示電池的^u路電壓（Ｏｐｅｎ邋Ｃｉｒｃｕｉｔ邋Ｖｏｌｔａｇｅ，逡逑ＯＣＶ），邋／？0為電池的歐姆內(nèi)阻，表示歐姆內(nèi)阻的電壓，１／＆表示為第／階／？Ｃ網(wǎng)逡逑絡的電壓。其中￡ｓｏｃ、／？；、Ｃ，？等參數(shù)與電池ＳＯＣ、溫度、老化程度等有關。對第逡逑ｉ階及Ｃ網(wǎng)絡：逡逑ｄＶＲ邐ＶＲ邐ｉ逡逑 １邋＝邐Ｌ邋＋邋—／邐（２－５）逡逑ｄｔ邐Ｒｉ0ｉ邋Ｃｉ逡逑式中／表示電池的沖電、放電電流，充電為正值，放電為負值。逡逑對式（２－５）求解可得：逡逑ＶＲ．邋＝邋ＩＲｔ邋（ｌ邋－邐（２－６）逡逑將式（２－６）代入（２－４）得到電池端電壓表達式：逡逑
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM912

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本文編號：2611678