本文關(guān)鍵詞：基于虛擬擴(kuò)展卡爾曼濾波的鋰離子電池SOC估算研究　出處：《湘潭大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 擴(kuò)展卡爾曼濾波 SOC 等效電路模型 虛擬儀器

【摘要】：環(huán)境污染及能源危機(jī)問題多年前就已被推倒風(fēng)口浪尖,至今政府雖推出了一系列的政策法規(guī)及改善措施限制重污染企業(yè)的發(fā)展,但效果需要長時(shí)間才能發(fā)揮成效。而人類不僅僅是要約束自己的行為還要對(duì)新能源進(jìn)行探索,不求維護(hù)現(xiàn)狀還須開拓創(chuàng)新。而電動(dòng)汽車發(fā)展成為解決能源與環(huán)境問題的一個(gè)方向,電池管理系統(tǒng)(Battery-Management-System,BMS)是電動(dòng)汽車的核心部分并且電池剩余電量估計(jì)(State-of-Charge,SOC)在BMS中扮演著重要的角色。因此開發(fā)一套功能完善的電池管理系統(tǒng)的任務(wù)迫在眉睫。而BMS需達(dá)到對(duì)電池信息的實(shí)時(shí)采集,控制其正常合理的充放電,使得電池性能穩(wěn)定及延長循環(huán)壽命,且還要達(dá)到電動(dòng)汽車運(yùn)行安全、穩(wěn)定、高效等要求。其中首要任務(wù)是計(jì)算電池組的SOC,其是電池組所處狀態(tài)和電池組剩余容量的最直接反應(yīng),也是找出電池組不均一性的最直接物理量。通過SOC值可以斷定電池組剩余電量可以行駛的里程和選擇合適的均衡方案以延長電池的壽命�，F(xiàn)今在線估算SOC是技術(shù)難點(diǎn),采集電池信息時(shí)存在干擾導(dǎo)致誤差,估算方法精度不高等關(guān)鍵問題。針對(duì)上述問題,本文主要研究工作如下:1.電池內(nèi)部參數(shù)估算及等效電路模型的建立首先對(duì)電池進(jìn)行混合脈沖功率性能測試,計(jì)算出SOC與開路電壓、歐姆內(nèi)阻的關(guān)系。然后在原有的戴維寧電池模型基礎(chǔ)上增加了一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)得到改善的戴維寧模型。其兩個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)分別映射出電極極化和濃差極化的現(xiàn)象,根據(jù)電壓回升曲線再通過Matlab對(duì)其曲線進(jìn)行雙指數(shù)擬合,從而驗(yàn)證二階RC網(wǎng)絡(luò)的可靠性,也計(jì)算出電池在不同狀態(tài)下的極化電阻的阻值。2.擴(kuò)展卡爾曼濾波動(dòng)態(tài)估計(jì)SOC對(duì)卡爾曼濾波中的狀態(tài)方程進(jìn)行一階泰勒展開,得到可估算非線性系統(tǒng)的擴(kuò)展卡爾曼濾波估計(jì)方法。根據(jù)電池動(dòng)態(tài)模型建立了狀態(tài)空間方程組,實(shí)施循環(huán)遞歸運(yùn)算。在運(yùn)算過程中加入了電池健康狀態(tài)(State-of-Health,SOH)因子,使系統(tǒng)更加接近真實(shí)狀態(tài)。運(yùn)用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法估計(jì)單節(jié)磷酸鐵鋰電池的SOC,得到SOC估計(jì)值在真值附近上下波動(dòng),恒流放電與恒阻放電的條件下,估算相對(duì)誤差最高為0.015%,可以準(zhǔn)確的反映電池的SOC實(shí)時(shí)狀態(tài)。3.在虛擬平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)估算SOC在采集電路和LabVIEW編程結(jié)合的虛擬儀器平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了估算SOC。應(yīng)用精度較高的PCI-6251數(shù)據(jù)采集卡,以差分采集的方式將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃abVIEW程序中,再通過擴(kuò)展卡爾曼濾波的估算方法估算出SOC值。結(jié)合虛擬儀器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集并可直接得到估算值,實(shí)現(xiàn)簡單的工程應(yīng)用,工程師亦可通過簡潔、美觀的顯示控件直觀清晰的觀察數(shù)據(jù)。在基于電池工作等效電路模型建立,內(nèi)部參數(shù)估算,應(yīng)用擴(kuò)展卡爾曼濾波估算SOC值的三步工作的基礎(chǔ)之上,拓展到虛擬儀器平臺(tái)上,采集電池?cái)?shù)據(jù),數(shù)據(jù)傳輸,估算SOC一氣呵成完成了實(shí)時(shí)在線估計(jì),簡單實(shí)現(xiàn)了一種簡單的工程應(yīng)用方法,且估算精度相對(duì)較高。
[Abstract]:In order to improve the reliability of the battery , the battery - management - system ( BMS ) is the most direct reaction to solve the problem of energy and environment , and the battery - management - system ( BMS ) is the most direct reaction to solve the problem of energy and environment . In this paper , the real - time on - line estimation of SOC is completed , and a simple engineering application method is realized simply , and the estimation accuracy is relatively high .

【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912

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