【摘要】：電動汽車用動力鋰電池因其具有高能量密度、低自放電性、良好的安全性能、壽命長和無污染等優(yōu)點(diǎn)而成為國內(nèi)外電動汽車行業(yè)研究熱點(diǎn)。為了能夠給用戶提供精準(zhǔn)的當(dāng)前電池工作狀態(tài),保證電池工作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,電池管理系統(tǒng)(BMS)承擔(dān)了其主要功用,與電池組共同組成可靠的電池系統(tǒng)。而動力鋰電池SOC估算作為電池管理系統(tǒng)的核心算法,在電動汽車上起著重要的作用,包括防止電池過充過放、提供準(zhǔn)確的續(xù)駛里程和延長電池的使用壽命等。但是,目前對于動力鋰電池SOC估算的研究大多針對的是常溫環(huán)境下的單種類型電池,而且驗(yàn)證條件不夠充分,很難證明算法對其他溫度或其他類型鋰電池的適用性。因此,對適用于不同環(huán)境溫度和多種類型鋰電池SOC估算策略的研究具有極其重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。本文基于如何建立精確合理的鋰電池模型、設(shè)計(jì)新的SOC估計(jì)策略以及實(shí)現(xiàn)離線與在線仿真驗(yàn)證等問題進(jìn)行分析研究。本文的主要工作內(nèi)容涉及如下3個方面:1、根據(jù)模型精度要求和算法的工程實(shí)用性限制,確定本文所建控制對象模型為二階等效電路模型。通過使用充放電機(jī)和溫控箱進(jìn)行不同溫度下的電池測試實(shí)驗(yàn),統(tǒng)計(jì)分析獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),標(biāo)定出電池容量、歐姆內(nèi)阻和開路電壓參數(shù)模型,使用最小二乘法原理擬合極化效應(yīng)參數(shù),建立基于溫度、電流和SOC三參數(shù)的動態(tài)電池模型,并通過多種工況和溫度對三元和磷酸鐵鋰兩種類型鋰電池模型進(jìn)行驗(yàn)證分析,結(jié)果表明所建立的電池模型能夠較好地適應(yīng)實(shí)驗(yàn)所用鋰電池。2、根據(jù)電池SOC的估算要求和電池動態(tài)系統(tǒng)的非線性特點(diǎn),確定本文所使用的估計(jì)策略為擴(kuò)展卡爾曼濾波法。為使SOC的估算值更加準(zhǔn)確,提出使用相對可用容量來替代原額定容量進(jìn)行計(jì)算,并將溫度和放電倍率因素考慮其中。在此基礎(chǔ)上引入一可變化的增益系數(shù)來修正擴(kuò)展卡爾曼濾波算法,通過仿真結(jié)果可以看出,一定范圍內(nèi)增益系數(shù)越大SOC估算值收斂速度越快,整體誤差較大,相反,增益系數(shù)越小SOC估算值收斂速度越慢,整體誤差減小,因此修正過的增益系數(shù)可以使得估算值滿足收斂快和誤差小的要求。3、通過Simulink軟件平臺建立了標(biāo)定出的電池模型和修正過的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法模型,針對不同溫度和不同工況完成了控制策略的離線仿真驗(yàn)證,結(jié)果可以達(dá)到預(yù)期要求。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步搭建了基于MicroAutoBox的快速控制原型實(shí)驗(yàn)平臺,并實(shí)現(xiàn)了固定溫度、波動溫度、電流噪聲輸入和不同起始SOC下兩種鋰電池的在線仿真驗(yàn)證,結(jié)果都能夠表明,本文所提出的不同溫度下動力鋰電池SOC估計(jì)策略能夠?qū)崿F(xiàn)多種工況下整體誤差在5%以內(nèi)的目標(biāo),具有較好的魯棒性和準(zhǔn)確性,并在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)其工程應(yīng)用價值。
【圖文】：

粒物、光化學(xué)煙霧等有害物質(zhì)持續(xù)增多，空氣質(zhì)量指數(shù) PM2.來霧霾頻繁發(fā)生的主要原因，嚴(yán)重影響到了人們的生活質(zhì)量。展力度，政府和企業(yè)聯(lián)合制定節(jié)能減排的相關(guān)政策，降低電動購買電動汽車的優(yōu)惠額度，實(shí)施低碳可持續(xù)發(fā)展的策略，能夠緩環(huán)境問題的擔(dān)憂[8]。汽車的出現(xiàn)在一定程度上緩解了傳統(tǒng)燃油汽車所帶來的弊端，識的不斷上升，新能源汽車的使用率也得到了大大提高。圖 1.1源汽車銷量及同比變化情況，圖中數(shù)據(jù)顯示，2016 年新能源汽輛，比 2015 年提高 53.0%。其中，純電動汽車和插電式混合量要比 2015 年分別增長 65.1%和 17.1%[9]。由此可見，大眾對正在逐漸上升，，電動汽車出現(xiàn)在大家視野中的幾率也越來越高

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文子從正極經(jīng)電路傳遞至負(fù)極，充電電流方向與此相反。當(dāng)電池滿態(tài)下已不能再脫落鋰離子，負(fù)極材料也已不能再嵌入鋰離子，電時，物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程與充電相反，鋰離子將會從負(fù)極轉(zhuǎn)移至正嵌入轉(zhuǎn)化成 LiFePO4，而負(fù)極的鋰離子也會隨著放電時間的增當(dāng)前放電電流下不能再脫落鋰離子為止，此時電池處于無電狀整個充放電反應(yīng)其實(shí)是 FePO4與 LiFePO4兩種物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)換或物質(zhì)產(chǎn)生，化學(xué)反應(yīng)過程穩(wěn)定可靠，充放電效率高。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

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本文編號：2642089