【摘要】：隨著新能源汽車的迅速發(fā)展,銷量高速增長(zhǎng),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(dòng)力電池組引起。SOC作為動(dòng)力電池組重要表征參數(shù)之一,對(duì)保障電池組的安全使用尤為重要。在線精準(zhǔn)估算SOC是電池管理系統(tǒng)的研究重點(diǎn),對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文利用DMC原理對(duì)電池OCV參數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí),對(duì)電池的等效電路模型參數(shù)進(jìn)行校正,然后利用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電池SOC進(jìn)行實(shí)時(shí)估算。最后對(duì)電池管理系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了開發(fā)設(shè)計(jì),具體進(jìn)行了以下的研究工作:建立基于二階RC網(wǎng)絡(luò)的電池等效電路模型,通過(guò)實(shí)驗(yàn)離線辨識(shí)了 OCV-SOC曲線,通過(guò)HPPC實(shí)驗(yàn)辨識(shí)了等效電路模型中的R0、Ri、C1、R2、C2等相關(guān)參數(shù),利用Simulink仿真平臺(tái)搭建了單節(jié)電池的仿真模型,通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了建立模型的準(zhǔn)確性,所建立的電池仿真模型是后期仿真研究的基礎(chǔ)。利用Simulink平臺(tái)搭建的基于擴(kuò)展卡爾曼濾波算法估算SOC的模型,結(jié)合電池仿真模型,通過(guò)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(yīng)用中,電壓值及電流值的測(cè)量誤差對(duì)估算SOC的影響規(guī)律,仿真分析驗(yàn)證了端電壓及電流等數(shù)據(jù)序列的高斯噪聲對(duì)估算精度影響較弱,而系統(tǒng)誤差會(huì)對(duì)估算精度造成較大的影響,以此為依據(jù)制定所設(shè)計(jì)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(shí)對(duì)估算SOC的影響規(guī)律,提出了利用DMC算法在線辨識(shí)OCV值,更新擴(kuò)展卡爾曼算法中的模型參數(shù),以提高估算精度。對(duì)DMC進(jìn)行建模分析,提出利用RC網(wǎng)絡(luò)中的電壓作為輸出量,用階躍響應(yīng)來(lái)描述電池模型中RC網(wǎng)絡(luò),將電池等效模型線性化的方法,利用最小二乘法對(duì)線性化的系統(tǒng)模型進(jìn)行OCV辨識(shí),簡(jiǎn)化算法,并與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相結(jié)合,提高SOC估算精度。根據(jù)系統(tǒng)需求,對(duì)電池管理系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),完成了對(duì)主控板及電壓采集從板的各模塊電路的設(shè)計(jì),在PCB設(shè)計(jì)上從多個(gè)方面提高硬件的抗干擾能力,并在所設(shè)計(jì)的硬件基礎(chǔ)上完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì),制定相應(yīng)的通信協(xié)議。將設(shè)計(jì)完成的系統(tǒng)硬件及軟件進(jìn)行調(diào)試、實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證其功能及可靠性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了本文所開發(fā)基于DMC原理改進(jìn)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(shí)也是汽車產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展和提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的需要。自逡逑國(guó)家出臺(tái)“三縱三橫”的電動(dòng)汽車研發(fā)格局以來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)電動(dòng)汽車的研發(fā)得到了逡逑迅速發(fā)展，電動(dòng)汽車銷量也迅速增加１４］，圖１－丨為近年來(lái)我國(guó)新能源汽車的銷量。逡逑２０１８年６月，，國(guó)務(wù)院在《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》中提出到２０２０年新能逡逑源汽車產(chǎn)銷量要達(dá)到２００萬(wàn)輛左右［１｜］。逡逑１４０逡逑■純電動(dòng)汽車■插電式混合動(dòng)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(lái)我國(guó)新能源汽車的年銷量逡逑隨著我國(guó)新能源汽車的迅速發(fā)展，銷量高速增長(zhǎng)，新能源汽車的故障發(fā)生率逡逑也日益增高［｜２］，據(jù)《中國(guó)新能源汽車大數(shù)據(jù)研宄報(bào)告（２０１８）》中顯示，電動(dòng)汽車逡逑的主要故障來(lái)源有：動(dòng)力電池一致性差、單體電池過(guò)壓報(bào)警、單體電池欠壓報(bào)警、逡逑可充電儲(chǔ)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(dòng)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(dá)式：逡逑ｖ邋＝邋Ｅｓ0ｃ邋－邋ＶＲ0邋－邋ＶＲ．邐（２－４）逡逑式中：Ｆ表示動(dòng)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(luò)的電壓。其中￡ｓｏｃ、／？；、Ｃ，？等參數(shù)與電池ＳＯＣ、溫度、老化程度等有關(guān)。對(duì)第逡逑ｉ階及Ｃ網(wǎng)絡(luò)：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(fù)值。逡逑對(duì)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(dá)式：逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：2611678