【摘要】：隨著近幾年電動(dòng)汽車的盛行,電池管理系統(tǒng)(BMS)的開發(fā)與優(yōu)化成為現(xiàn)在汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)。在BMS測(cè)定的參數(shù)中,電池的荷電狀態(tài)(SOC)通常為衡量電池剩余容量的重要指標(biāo),由于無(wú)法直接通過(guò)儀表測(cè)量,只能利用動(dòng)力電池的工作電壓、電流等外部特性參數(shù),選用適當(dāng)?shù)墓烙?jì)算法進(jìn)行估算。因此,準(zhǔn)確估算動(dòng)力電池的SOC在電動(dòng)汽車應(yīng)用方面是研究的重點(diǎn)。首先,本文介紹了電動(dòng)汽車和動(dòng)力電池的發(fā)展前景,并比較市場(chǎng)中常見的幾種鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn),最終確定將單節(jié)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。由于鋰離子電池的內(nèi)部參數(shù)不可以直接測(cè)取,只能測(cè)取在對(duì)電池進(jìn)行充電和放電電流過(guò)程中電池兩端的電壓,通過(guò)電池兩端電壓的變化規(guī)律來(lái)得到電池內(nèi)部參數(shù)的變化規(guī)律。因此,對(duì)鋰離子電池進(jìn)行大量的充放電實(shí)驗(yàn),從不斷變化的端電壓中找尋電池內(nèi)部變化規(guī)律。其次,精確的參數(shù)是準(zhǔn)確預(yù)估鋰離子電池SOC的基礎(chǔ)。通過(guò)比較常用的幾種電池模型,將最符合電池特性的二階RC回路模型作為本文的電池模型,根據(jù)戴維南定理建立電池模型的方程。通過(guò)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行電流脈沖充放電實(shí)驗(yàn),得到端電壓回彈曲線,并對(duì)其進(jìn)行自定義方程擬合,得到了電池模型中的各個(gè)參數(shù)的變化規(guī)律。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),電池在充放電過(guò)程中,電池內(nèi)部的參數(shù)并不是定值,它隨著電池容量的變化而變化,本文將這些變化規(guī)律進(jìn)行整理,將這些實(shí)時(shí)變化的參數(shù)代入到電池模型當(dāng)中,以提升電池SOC預(yù)估的精確程度。最后,建立電池模型的狀態(tài)方程以及輸出方程,運(yùn)用無(wú)跡卡爾曼濾波(UKF)方法與傳統(tǒng)的安時(shí)法和開路電壓法相結(jié)合的方法,對(duì)電池的SOC進(jìn)行估計(jì)研究。以安時(shí)法對(duì)電池SOC預(yù)估結(jié)果為基準(zhǔn),將UKF方法估計(jì)的結(jié)果與近幾年經(jīng)常研究的擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)方法的預(yù)估結(jié)果作對(duì)比。由于UKF方法利用無(wú)跡變換(UT變換)來(lái)處理數(shù)據(jù),不需將非線性方程線性化,避免了因線性化帶來(lái)的誤差,參數(shù)估計(jì)的誤差與EKF方法相比較小,收斂效果也比EKF方法較為明顯。并將UKF方法運(yùn)用到變電流的模擬工況環(huán)境下,將估計(jì)結(jié)果與安時(shí)法的估計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較,也得到了良好的效果。
【學(xué)位授予單位】：廣西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U469.72;TM912
【圖文】：

第二章 鋰離子電池的原理及特性2.1 鋰離子電池概述鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱[35]。鋰離子電池使用碳材料作為負(fù)極，含鋰的化合物作為正極。鋰離子電池中沒(méi)有金屬鋰存在，只有可以自由移動(dòng)的鋰離子。鋰離子電池最初使用的正極材料為鈷酸鋰（LiCoO2），是在1980年由Goodenough等人首次提出的[36]。這一研究成果使鋰離子電池飛速發(fā)展在 1985 年有研究人員發(fā)現(xiàn)并開始使用石墨材料作為電池負(fù)極，由此形成了鋰離子電池的基本樣式。但是在后來(lái)實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn) PC 電解液會(huì)導(dǎo)致石墨脫落，因此到1990 年開始使用 EC 電解液代替 PC 電解液。1991 年 6 月，日本索尼公司率先生產(chǎn)出了世界上第一塊商業(yè)鋰離子電池。該電池正極材料為鈷酸鋰，電解液為L(zhǎng)iPF6/EC+DEC，負(fù)極為石墨材料。之后在 1995 研究出了嵌鋰化合物鋰離子電池并在 1999 開始了量產(chǎn)，此電池樣式一直沿用到現(xiàn)在。鋰離子電池充放電原理圖[如圖 2-1 所示。

的短板效應(yīng)”，使電池 SOC 估計(jì)準(zhǔn)確度眾多的原因影響電池的容量，如果能綜合將得到提升。到的鋰離子電池內(nèi)部參數(shù)無(wú)法直接測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)鋰離子電池的參數(shù)變化規(guī)特性，選擇最合適的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)鋰，以便對(duì)電池 SOC 的估計(jì)。所以，在設(shè)備是艾德克斯電子有限公司（Itech所示，其設(shè)備參數(shù)表 2-2 所示。

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本文編號(hào)：2719153