本文選題：鋰離子電池　切入點：電池特性　出處：《天津大學》2014年碩士論文

【摘要】：隨著一次能源的逐漸枯竭、環(huán)境污染的日益加劇,鋰離子電池作為新能源的一種,因其在多方面的優(yōu)點,如環(huán)保、比能高等,在日常生活以及工業(yè)應用中使用廣泛,電池的荷電狀態(tài)(SOC)是電池管理系統(tǒng)功能實現(xiàn)的基礎,因此準確的估計荷電狀態(tài)對于電池的高效安全使用具有重要意義。本文探討了磷酸鐵鋰電池的一些基本充放電特性、基于斯特林插值濾波器(DD1、DD2)的SOC估計,同時初步搭建了一個硬件系統(tǒng)用于算法的運行驗證。電池的開路電壓、容量和直流內阻等性能參數(shù)受電流、SOC等因子的影響很大。本文通過恒流脈沖放電實驗,探討了開路電壓、直流內阻與SOC之間的關系;通過不同倍率下的恒流放電實驗,研究了容量與電流之間的關系。為了克服擴展卡爾曼濾波(EKF)的各種應用缺陷,如需計算雅可比矩陣、要求非線性系統(tǒng)系統(tǒng)函數(shù)可微等,本文探討了基于斯特林插值濾波算法的SOC估計,它采用差分式代替泰勒展開中的微分式,并且比泰勒展開更接近系統(tǒng)的非線性特性,并無需計算雅可比矩陣。最后在電池脈沖放電實驗的基礎上,應用DD2、DD1、EKF三種算法估計SOC,仿真結果表明斯特林插值濾波算法具有更高的估計精度。本文在最后一部分初步設計了一個硬件系統(tǒng)用于算法運行驗證,整個硬件系統(tǒng)分為電池主控功能單元和測控功能單元。測控單元主要負責對電池的工作狀態(tài)參數(shù)進行監(jiān)控顯示,并將狀態(tài)信息上傳至主控單元;主控單元通過采集到的狀態(tài)信息用算法估計電池SOC,估計算法采用基于模塊的方法編寫。
[Abstract]:With the gradual depletion of primary energy and the worsening of environmental pollution, lithium ion batteries, as one of the new energy sources, are widely used in daily life and industrial applications because of their advantages in many aspects, such as environmental protection and higher specific energy. The state of charge (SOC) of the battery is the basis of the realization of the function of the battery management system, so it is important to estimate the state of charge accurately for the efficient and safe use of the battery. In this paper, some basic charge-discharge characteristics of the lithium iron phosphate battery are discussed. SOC estimation based on Stirling interpolation filter DD1 / DD2), and a hardware system is built to verify the algorithm. The performance parameters such as capacity and DC internal resistance are greatly affected by the current / SOC factors. In this paper, the relationship between open circuit voltage, DC internal resistance and SOC is discussed through constant current pulse discharge experiments, and the constant current discharge experiments at different rates are carried out. The relationship between capacity and current is studied. In order to overcome the disadvantages of extended Kalman filter (EKF), if Jacobian matrix is to be calculated, the system function of nonlinear system is required to be differentiable. In this paper, the SOC estimation based on Stirling interpolation filtering algorithm is discussed. The differential equation is used to replace the differential expression in Taylor expansion, and it is closer to the nonlinear characteristic of the system than Taylor expansion. There is no need to calculate Jacobian matrix. Finally, based on the experiment of battery pulse discharge, The simulation results show that the Stirling interpolation filtering algorithm has higher estimation accuracy. In the last part of this paper, a hardware system is preliminarily designed for the operation verification of the algorithm. The whole hardware system is divided into the battery main control function unit and the measurement and control function unit, which is mainly responsible for monitoring and displaying the working state parameters of the battery, and uploading the state information to the main control unit. The SOC of the battery is estimated by the state information collected by the main control unit, and the estimation algorithm is based on the modular method.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

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本文編號：1669215