【摘要】：在節(jié)能環(huán)保的時代背景下,電動汽車成為汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,電池的荷電狀態(tài)(State of Charge)和電池容量是電動汽車能量管理中重要的兩個參數(shù),其估算方法是電池管理系統(tǒng)中的關鍵技術。本文以電動汽車車用鋰離子電池為對象,對其老化狀態(tài)下的SOC估計和電容衰減的估計進行了研究,并設計了帶自適應的多時間尺度雙無跡Kalman算法(AMSUKF)來同時估計SOC和電容衰減。 首先,本文以SONY18650倍率型鋰離子電池為對象,分析了溫度、充放電倍率等因素對電池SOC的影響,并使用循環(huán)充放電的方法測試電池的老化并分析老化情形下容量衰減和內(nèi)阻的變化。 其次,針對鋰離子電池的老化現(xiàn)象,建立了考慮容量衰減的一階RC等效電路模型,并使用脈沖充放電測試的方法獲得實驗數(shù)據(jù),結(jié)合最小二乘遞歸法辨識出電池模型參數(shù),使用脈沖測試和UDDS工況驗證了電池模型,模型具有較好的精確度。 最后,對于電池老化狀態(tài)下的SOC估算問題,設計了自適應多時間尺度雙UKF算法,使用兩個UKF濾波器,一個用于估計電池狀態(tài)變量,另一個用于估計電池參數(shù),兩個UKF濾波器相互交換參數(shù)實現(xiàn)了電池參數(shù)的實時更新,并以微UKF估算出的SOC輸出作為宏UKF測量輸入來估算電池容量衰減,使用兩個時間尺度來減少計算量,加入自適應環(huán)節(jié)來處理測量噪聲和系統(tǒng)噪聲獲得更精確的估計精度。在MATLAB/Simulink對算法進行仿真并實測數(shù)據(jù)的進行分析對比,結(jié)果表明,算法能夠獲得較高的SOC估計精度,并能較快的追蹤到電容衰減變化。
【圖文】：

2電池概述和性能測試的關系圖如圖2-2所示，其中黑色曲線是環(huán)境溫度為-10°下的充電曲線，，紅色是環(huán)境溫度為25°下的充電曲線，綠色為40°下的充電曲線，充電初期電池容量為0即SOC為0,充滿后SOC為100%。由圖可以看出，不同溫度下，電池容量為0時電壓不同，而且充滿后容量也不同，不同溫度下的電池容量不同，溫度較高時電池的電容比較大。--丨| 1 1 ： 1 1 ‘ 1-40。c4.2 ——25。C ！ .： -???-?J I::.......：.........：：........’......:.：^'7/ 丨丨 ：’i ；f ： ： 1. ； i ? ‘ ：0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1SOC圖2-2不同溫度下充電電壓與SOC關系圖2-3是用同一只充滿電的電池分別放置在環(huán)境溫度為-10°C和-20°C恒溫箱中進恒流放電直到電壓為0.1V停止放電的放電圖。如圖所示，綠色為-10°C放電曲線

圖2-2不同溫度下充電電壓與SOC關系圖2-3是用同一只充滿電的電池分別放置在環(huán)境溫度為-10°C和-20°C恒溫箱中進恒流放電直到電壓為0.1V停止放電的放電圖。如圖所示，綠色為-10°C放電曲線，藍色為-20°C放電曲線，放電之初，電壓從4.2V迅速降低到不同的電壓，這不僅是電池內(nèi)部阻抗分去一部分電壓，同時也是溫度降低所致。放電一段時間后，由于電池自身放電過程產(chǎn)生熱量，致使電池內(nèi)部電壓升高，從而電壓有個回升的過程。從最后放電過程中，我們可以知道-20°C放出的電量要比-10°C的電量要少。：‘‘ - ！ 伽、二—...！-r J-....,.：.......I；????_??-V —-r-iT-…：1 -T -T..????????i..."-:t ，腳 r~ ?之‘ ill) i…"? ???■ ... r ]i - ?； —廣...i...-二：一 ........ii■ t:r！‘i ：-:..........^.i-t」.一-■？I i I : ■‘ i r ■ \ \ i — - : : . -t IIK ： i I ? ? V' i、、. i \ i > I i i ? ?2J?0 .….. …1-- r . . i - i ； . ^ ..…賄 i 2?M -i- ■ i i .-. : i '-Y ：- ? “i ；t ESO < I — : - ！ - j ： ....: ?? . -.- -: ■ ■■ ■■ ：■■i?o -......丨....i …■‘ ..... 二N丨.......i.. --- 二 一；—i.......—......... i. J. ....i ！ ..J i . 1 i i ： \\ i: i .1 .. i 4;”,M \。供 - J N i ? 1,,.=；：；;；：：； , 、94??IKi e?
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

【共引文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王丹寧;宋克嶺;袁盛瑞;;鋰離子電池SOC估計方法的比較[J];車輛與動力技術;2013年03期

2 張彥琴;郭凱;劉漢雨;吳斌;李怡霞;;動力電池動態(tài)模型參數(shù)辨識的研究[J];電池工業(yè);2013年Z1期

3 于智龍;郭艷玲;王海英;;自放電修正的鋰動力電池SCKF-STF的SOC估算策略[J];電機與控制學報;2013年10期

4 劉和平;許巧巧;胡銀全;袁閃閃;;自適應卡爾曼濾波法磷酸鐵鋰動力電池剩余容量估計[J];重慶大學學報;2014年01期

5 華貴山;倪受春;林其斌;;基于電動汽車鋰電池的SOC動態(tài)估算策略[J];電測與儀表;2014年02期

6 胡志坤;劉斌;林勇;王文祥;彭小奇;;電池SOC的自適應平方根無極卡爾曼濾波估計算法[J];電機與控制學報;2014年04期

7 鐘其水;李樹軍;黃波;馬建華;李輝;;圓柱18650鋰離子動力電池放電及溫度特性[J];電子科技大學學報;2014年02期

8 沈艷霞;周園;;基于無損卡爾曼濾波的鋰離子電池組SOC估計[J];電源技術;2014年05期

9 商高高;朱晨陽;;基于雙重卡爾曼濾波器電池荷電狀態(tài)的估計[J];重慶理工大學學報(自然科學);2014年06期

10 姜久春;時瑋;張言茹;姜君;郭宏榆;;磷酸鐵鋰動力電池阻抗譜參數(shù)分析[J];北京理工大學學報;2014年05期

相關會議論文 前2條

1 董廣忠;張陳斌;陳宗海;;基于不變嵌入法的車用鋰離子電池SOC估計[A];系統(tǒng)仿真技術及其應用學術論文集（第15卷）[C];2014年

2 陳寧;胡小軍;桂衛(wèi)華;鄒佳池;;基于無跡卡爾曼濾波的鋰電池SOC和SOH的估算方法[A];第26屆中國控制與決策會議論文集[C];2014年

相關博士學位論文 前9條

1 李t焧

本文編號：2583304