發(fā)布時間：2020-03-18 12:30

【摘要】：純電動公交車由于其節(jié)能環(huán)保、低噪聲等優(yōu)點,正逐步取代傳統(tǒng)燃油車成為市民們出行的最佳選擇。新型鋰離子電池電容憑借其高功率密度且滿足城市工況能量密度的需求,目前廣泛應(yīng)用于城市當(dāng)中。新型鋰離子電池電容在最大限度上實現(xiàn)了鋰離子電池和超級電容二者的有機(jī)結(jié)合,可兼顧其性能優(yōu)勢。然而迄今為止,判斷搭載新型鋰離子電池電容的城市公交車何時充滿/充電的主流方式,仍以電壓經(jīng)驗閾值為主,無法對其SOC值準(zhǔn)確估計。SOC估計不準(zhǔn)確將導(dǎo)致電池電容利用率降低,造成能源浪費,更會引起駕駛員的誤判,嚴(yán)重時甚至?xí)䦟Τ丝驮斐砂踩[患。因此,開發(fā)一種穩(wěn)定且適用于電池電容管理系統(tǒng)的SOC估計方法至關(guān)重要。首先,新型鋰離子電池電容基本性能的深入了解是SOC算法開發(fā)的前提條件。本文開展了容量倍率和溫度特性實驗,定性分析了容量隨電流和溫度變化的規(guī)律;設(shè)計了不同溫度下的開路電壓特性實驗,結(jié)果表明OCV對溫度較為敏感;設(shè)計了自放電率實驗,分析了電池電容擱置后的自放電現(xiàn)象;開展了不同溫度下的HPPC特性測試,分析了電池電容內(nèi)阻及OCV隨溫度的變化情況。其次,針對現(xiàn)有鋰離子電池的SOC估計方法是否適用于新型鋰離子電池電容的問題,分別對基于參數(shù)估計OCV的SOC估計方法與兩種基于OCV-安時積分的SOC估計方法展開了研究。其中,選取一階RC等效電路模型用于跟蹤電池電容的動態(tài)行為并構(gòu)建了動態(tài)OCV與荷電狀態(tài)SOC的關(guān)系模型。對于基于參數(shù)估計OCV的SOC估計,本文選取帶有遺忘因子的最小二乘法進(jìn)行參數(shù)辨識,其最大絕對值誤差為2.73%,均方根誤差為0.70%;對于基于OCV-安時積分的SOC估計,本文選取擴(kuò)展卡爾曼濾波法,將模型參數(shù)辨識與SOC估計過程相結(jié)合,其最大絕對值誤差為0.93%,均方根誤差為0.47%。同時,又利用一種簡化的EKF法估計電池電容SOC,其最大絕對值誤差為1.38%,均方根誤差為0.70%。再次,針對新型鋰離子電池電容開路電壓受溫度影響而造成低溫SOC估計偏差的問題,本文對室溫下的動態(tài)開路電壓表達(dá)式進(jìn)行校正,建立了OCV-SOC-T的三維映射模型。該模型在環(huán)境溫度-10℃時,SOC估計最大絕對值誤差為4.68%,均方根誤差為3.38%。與未經(jīng)校正的動態(tài)OCV-SOC模型相比,最大絕對值誤差降低了3.78%,均方根誤差降低了2.78%�；谠揙CV-SOC-T三維映射模型,對三種SOC估計方法在不同溫度點下,從精度、運算復(fù)雜度、收斂速度三個角度進(jìn)行綜合驗證評估。最終確定簡化EKF法作為鋰離子電池電容管理系統(tǒng)中的SOC估計方案。最后,為將SOC估計方法實現(xiàn)實車應(yīng)用,本文開發(fā)了新型鋰離子電池電容管理系統(tǒng)(B-CMS)�；趯ο到y(tǒng)的需求分析,設(shè)計了B-CMS總體框架,并對各功能單元進(jìn)行選型及電路設(shè)計。在DST工況下,分析了B-CMS的電壓、電流采集精度,驗證了本文所確定的適用于B-CMS的SOC估計方法的可靠性與準(zhǔn)確性。
【圖文】：

圖 2-2 鋰離子電池電容產(chǎn)品表 2-1 鋰離子電池電容基本參數(shù)號 CRRC-容量 內(nèi)阻 電壓 3.8V截止電壓 3.放電電流 作電流熱條件下）量 1密度 4密度 23度范圍 -20壽命 3 萬技有限公司生產(chǎn)的 3.6V/60000F 磷

鋰離子電池電容試驗現(xiàn)場
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM912;U469.72

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本文編號：2588717