本文關(guān)鍵詞：基于改進卡爾曼濾波算法的SOC估計方法研究

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【摘要】：隨著環(huán)境污染和能源危機的日益加劇,節(jié)能環(huán)保的電動汽車受到各國政府的關(guān)注,電動汽車產(chǎn)業(yè)成為全球交通能源轉(zhuǎn)型的發(fā)展方向。作為電動汽車的關(guān)鍵組成單元,動力電池的狀態(tài)好壞、壽命長短在很大程度上決定了電動汽車整體的性能優(yōu)劣。動力電池的荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)是動力電池的重要參數(shù),表征了電池剩余容量的多少,是電池管理系統(tǒng)對動力電池進行管理控制的重要依據(jù),也是制定能量管理策略的關(guān)鍵因素。準(zhǔn)確估計動力電池的荷電狀態(tài)(SOC)對提高電池使用壽命和整車性能具有重要意義。但動力電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜,非線性強,在動力電池模型建立和SOC估計兩個方面都存在困難。本文工作主要從電池模型建立和SOC估計兩個方面對磷酸鐵鋰電池進行了研究。本文以3.2V/10Ah磷酸鐵鋰電池為研究對象,通過對其進行不同電流倍率的充放電實驗、不同溫度下的放電實驗、HPPC循環(huán)實驗等一系列實驗,分析了磷酸鐵鋰電池的充放電特性和溫度特性。在對現(xiàn)有電池模型特點進行簡單介紹后,考慮電池的充放電電流方向和放電倍率,在Thevenin等效電路模型的基礎(chǔ)上建立改進的等效電路模型。本文采用HPPC循環(huán)實驗,運用最小二乘法辨識得到在不同SOC點充放電方向上的電池模型參數(shù),再利用Matlab中的cftool工具箱進行參數(shù)擬合。根據(jù)擬合得到的模型參數(shù),在Matlab中建立改進的等效電路模型,并對其進行實驗仿真對比。對比結(jié)果表明,本文建立的改進等效電路模型具有較好的精度,能夠準(zhǔn)確模擬磷酸鐵鋰電池動態(tài)特性�；谒⒌母倪M等效電路模型,本文采用擴展卡爾曼濾波算法對磷酸鐵鋰電池SOC進行估算。擴展卡爾曼濾波算法可以通過不斷地迭代計算,逐漸逼近真實值,克服了安時積分法初值難以確定的缺點,但它對模型的依賴性較強�？紤]到電池本身的強非線性和模型所存在的必然誤差,為了進一步提高電池SOC估算精度,本文對擴展卡爾曼濾波進行了兩方面的改進：修正觀測噪聲協(xié)方差；引入增益因子。最后,通過對磷酸鐵鋰電池進行動態(tài)工況測試,對算法改進前后的估計結(jié)果進行了對比分析。分析結(jié)果表明,改進后的算法能夠有效估算電池SOC,在一定程度上提高了SOC估算精度。
【關(guān)鍵詞】：磷酸鐵鋰電池 等效電路模型 SOC估算 擴展卡爾曼濾波算法
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景和意義11-14
• 1.1.1 電動汽車11-12
• 1.1.2 動力電池12-13
• 1.1.3 SOC估計13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 電池模型15-16
• 1.2.2 SOC估計方法16-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和工作18-19
• 第2章 磷酸鐵鋰電池19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 磷酸鐵鋰電池基本原理19-20
• 2.3 試驗平臺簡介20-21
• 2.4 磷酸鐵鋰電池性能分析21-27
• 2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)放電和充電的電壓特性22-23
• 2.4.2 不同電流倍率特性23-25
• 2.4.3 不同溫度放電特性25-27
• 2.5 小結(jié)27-28
• 第3章 磷酸鐵鋰電池建模28-52
• 3.1 引言28
• 3.2 等效電路模型28-30
• 3.3 Thevenin等效電路模型參數(shù)辨識30-39
• 3.3.1 開路電壓31
• 3.3.2 歐姆內(nèi)阻31-33
• 3.3.3 極化內(nèi)阻和極化電容33-36
• 3.3.4 Thevenin等效電路模型參數(shù)辨識結(jié)果36-39
• 3.4 不同工況實驗驗證及仿真結(jié)果39-44
• 3.4.1 標(biāo)準(zhǔn)充放電實驗39-41
• 3.4.2 不同放電倍率放電實驗41-43
• 3.4.3 恒流等容量放電實驗43-44
• 3.5 改進的等效電路模型44-51
• 3.5.1 基于不同放電電流的改進等效電路模型45-46
• 3.5.2 基于改進模型的實驗驗證和仿真結(jié)果46-51
• 3.6 小結(jié)51-52
• 第4章 基于EKF算法的SOC估計52-64
• 4.1 引言52
• 4.2 EKF算法原理52-54
• 4.3 基于EKF算法的SOC估計54-59
• 4.3.1 基于EKF算法的SOC估計原理54-55
• 4.3.2 EKF算法中Q_k,R_k參數(shù)的分析55-56
• 4.3.3 基于EKF算法的SOC估計仿真分析56-59
• 4.4 基于改進的EFK算法的SOC估計59-63
• 4.4.1 改進的SOC估算方法59-60
• 4.4.2 基于改進的SOC估算算法的仿真分析60-63
• 4.5 小結(jié)63-64
• 結(jié)論與展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果70

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