【摘要】：隨著環(huán)境和能源問題的不斷加重,尤其是國內(nèi)的PM2.5值不斷的升高,電動汽車越來越受到人們的關(guān)注,發(fā)展迅速,而動力電池卻成為了這一發(fā)展趨勢的瓶頸。電池組管理系統(tǒng)的研究應運而生,成為了現(xiàn)階段的研究熱點。 本文以動力鋰電池為研究對象,模擬電動汽車的運行條件,探究剩余電量的估算方法,研制適宜的電池組管理系統(tǒng)。目的是要提高SOC的估算精度,增強電池組運行的可靠性,提升電池組的能量利用率。 本文的主要工作包括：SOC估算方法的研究與改進,電池組管理系統(tǒng)的總體設計、硬件電路設計以及軟件LabVIEW程序的編寫。 經(jīng)過分析比較之后,選擇卡爾曼濾波算法作為SOC估算的核心算法,并對其進行了改進和發(fā)展,完善了SOC的估算。先選定電池等效模型,在此基礎上,以最小二乘法為核心,結(jié)合正交最小二乘法和遞推最小二乘法進行模型的參數(shù)在線辨識。結(jié)合安時積分法和開路電壓法對SOC進行初始化,利用無跡卡爾曼濾波算法進行估算,結(jié)合粒子濾波對估算過程的噪聲誤差進行處理,得到了精度較高的估算。 設計了電池組管理系統(tǒng),以LabVIEW為開發(fā)平臺的CompactRIO(小巧堅固、靈活可靠)作為控制核心,設計了數(shù)據(jù)采集電路、系統(tǒng)保護電路以及系統(tǒng)控制電路,實時監(jiān)測電池組運行參數(shù)的變化,并依此估計SOC值,同時防止電池組出現(xiàn)過溫、過流、過壓、不均衡等問題。 為了將各項任務更好地完成,需要將任務分配進行優(yōu)化,本文利用CompactRIO的高級控制、優(yōu)質(zhì)高速測量、信號處理分析等優(yōu)點,采用不同的開發(fā)構(gòu)架和開發(fā)模式來實現(xiàn)各個部分的功能,以LabVIEW軟件為基礎,編寫了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)存儲程序、以及系統(tǒng)控制部分程序,并結(jié)合MATLAB,完成了SOC估算程序的設計。 經(jīng)系統(tǒng)整體測試,本文設計的電池管理系統(tǒng)可以準確的采集動力鋰電池組的運行狀態(tài)信息,各部分程序運行流暢,無沖突,改進的估算方法將SOC的估算精度降低至10%以下,滿足設計要求,運行可靠穩(wěn)定。
【圖文】：

現(xiàn)在將式（2.66)進行非線性的整理，令狀態(tài)空間模型的狀態(tài)變量為x = [;Ci ,其中JC2 =?<,(/),系統(tǒng)的輸入為電池的工作電流w(幻= /(^:)，輸出為電池的端電壓>>(0 =「(幻，= 1()則表不隨機輸入量W對系統(tǒng)狀態(tài)變量X的干擾產(chǎn)生的狀態(tài)1_外2(幻_噪聲，V(yt)表示電池端電壓的測量噪聲，那么鋰離子電池的非線性模型可以整理成：x{k +1) = /[x(A:),w(々)] +W⑷ (2. 67)y{k) = g[x{k),u{><-)] + v{k) (2. 68)2.3.3 OCV與SOC關(guān)系的確定動力鋰電池模型的參數(shù)辨識和SOC估算的預測中，都會用到OCV與SOC的函數(shù)關(guān)系，是完成整個SOC估算的關(guān)鍵。在實際應用中，根據(jù)數(shù)據(jù)確定OCV于SOC的關(guān)系通常有兩種方法：查表法和數(shù)據(jù)擬合法。在使用查表法時，需要將OCV和SOC的數(shù)據(jù)以表的形式一一對應地存儲起來，存儲數(shù)據(jù)的量越大，得到的關(guān)系越準確，要達到準確的結(jié)果，需要占用很多的資源，查找過程耗時過長，使用情況并不理想。所以，，本文選擇數(shù)據(jù)擬合的方法來得到OCV和SOC之間的函數(shù)關(guān)系式。

SOC的估算結(jié)果
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

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本文編號：2545330