發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 07:03

【摘要】：隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展,作為電動(dòng)汽車三大核心技術(shù)之一的電池技術(shù)已經(jīng)成為全球汽車行業(yè)與各大院校研究的熱點(diǎn)。動(dòng)力電池荷電狀態(tài)(State Of Charge,SOC)的估算是電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)的關(guān)鍵技術(shù)之一,精確的SOC不僅能保障動(dòng)力電池系統(tǒng)安全可靠的工作、優(yōu)化動(dòng)力電池系統(tǒng)、延長使用壽命,還是動(dòng)力電池健康狀態(tài)(State Of Health,SOH)和峰值功率狀態(tài)(State Of Power,SOP)估算的基礎(chǔ)。但是,動(dòng)力電池SOC是隱性變量,不能被直接測量,且車用鋰離子動(dòng)力電池具有強(qiáng)非線性、耦合性,這給動(dòng)力電池SOC的在線估算帶來了很大困難。為此,本文把鋰離子動(dòng)力電池的SOC和SOP作為研究對象,主要完成了如下研究工作:(1)介紹了車用鋰離子動(dòng)力電池的發(fā)展現(xiàn)狀,并提出了基于查表插值的離線參數(shù)辨識(shí)算法以及基于帶遺忘因子的遞推最小二乘的模型參數(shù)辨識(shí)算法,然后針對目前車用鋰離子動(dòng)力電池多狀態(tài)聯(lián)合估計(jì)算法的研究難點(diǎn)與不足,提出了動(dòng)力電池的SOC-SOP聯(lián)合估計(jì)算法。(2)為獲得準(zhǔn)確的電池狀態(tài)信息,搭建了動(dòng)力電池測試平臺(tái)開展電池外特性測試實(shí)驗(yàn)獲取SOC估算模型的輸入。通過分析對比n-RC模型(n=0,1,2,3,4,5)的輸出電壓與實(shí)測電壓的誤差權(quán)衡動(dòng)力電池模型的復(fù)雜度與運(yùn)算時(shí)間成本,選取適當(dāng)?shù)碾姵啬Ｐ?并建立基于DST循環(huán)工況的電流、電壓等數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的在線參數(shù)辨識(shí)模型,然后與采用傳統(tǒng)查表插值法得到的離線參數(shù)辨識(shí)結(jié)果作對比。結(jié)果表明:離線查表插值法的精度低于在線參數(shù)辨識(shí)精度,且采用在線辨識(shí)方法的一階RC模型具有良好的預(yù)測精度,可以用作動(dòng)力電池SOC估算的基礎(chǔ)模型。(3)針對安時(shí)積分法、開路電壓法等開環(huán)設(shè)計(jì)算法無法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地估算電池SOC的問題,提出了基于模型的動(dòng)力電池SOC閉環(huán)估算方法。該方法不僅能提高閉環(huán)系統(tǒng)對不精確SOC初值的反饋調(diào)節(jié)精度,還可以基于移動(dòng)估算窗口的新息協(xié)方差矩陣實(shí)時(shí)修正系統(tǒng)噪聲和觀測噪聲,進(jìn)而影響系統(tǒng)的狀態(tài)變量(SOC、極化電壓)與輸出變量(端電壓)。結(jié)果表明:基于模型的動(dòng)力電池SOC閉環(huán)估計(jì)算法的估算誤差在3%以內(nèi),且具有較好的魯棒性。(4)由于傳統(tǒng)的動(dòng)力電池峰值功率估算結(jié)果精度不足,且只能估算瞬態(tài)峰值功率。提出了基于電壓約束、SOC約束和單體峰值電流約束的多約束條件下瞬態(tài)峰值功率估算方法,然后基于瞬態(tài)峰值功率推導(dǎo)出多時(shí)間尺度下的峰值功率數(shù)學(xué)模型,最后建立基于自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波法的電池SOC-SOP聯(lián)合估算模型。(5)為了驗(yàn)證動(dòng)力電池SOC估算模型在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的估算精度,搭建BMS半實(shí)物仿真平臺(tái),建立HIL測試模型。結(jié)果表明:該模型的輸出電壓精度較高,體現(xiàn)出較高的SOC的估算精度,具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U469.72;TM912
【圖文】：

圖 1.1 電池管理系統(tǒng)的基本功能離子動(dòng)力電池是一個(gè)復(fù)雜的非線性時(shí)變系統(tǒng)，具有多個(gè)相互之間耦合度很高。準(zhǔn)確地監(jiān)測動(dòng)力電池的狀態(tài)信息是，也是電動(dòng)汽車能量管理和控制的基礎(chǔ)。電池的狀態(tài)主的 SOC、SOH 以及 SOP[1]。池的 SOC 近似反映了當(dāng)前工作條件下動(dòng)力電池的剩余 表示汽車的剩余行駛里程；而對于 HEV， SOC 則決定進(jìn)而影響車輛的經(jīng)濟(jì)性與舒適性。因此，準(zhǔn)確的 SOC 過程中的安全性、動(dòng)力性與舒適性，同時(shí)也是估算動(dòng)力3

圖 1.2 本文的整體框架特性測試實(shí)驗(yàn)電池狀態(tài)信息，第二章圍繞搭建動(dòng)力電試實(shí)驗(yàn)展開工作。使用深圳恒翼能公司大可用容量測試、開路電壓測試、動(dòng)態(tài)，指導(dǎo)建立準(zhǔn)確的電池模型。10

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本文編號(hào)：2714065