【摘要】：在節(jié)能環(huán)保的時(shí)代背景下,電動(dòng)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(dòng)汽車能量管理中重要的兩個(gè)參數(shù),其估算方法是電池管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。本文以電動(dòng)汽車車用鋰離子電池為對象,對其老化狀態(tài)下的SOC估計(jì)和電容衰減的估計(jì)進(jìn)行了研究,并設(shè)計(jì)了帶自適應(yīng)的多時(shí)間尺度雙無跡Kalman算法(AMSUKF)來同時(shí)估計(jì)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(shí)驗(yàn)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(yàn)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(shè)計(jì)了自適應(yīng)多時(shí)間尺度雙UKF算法,使用兩個(gè)UKF濾波器,一個(gè)用于估計(jì)電池狀態(tài)變量,另一個(gè)用于估計(jì)電池參數(shù),兩個(gè)UKF濾波器相互交換參數(shù)實(shí)現(xiàn)了電池參數(shù)的實(shí)時(shí)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(gè)時(shí)間尺度來減少計(jì)算量,加入自適應(yīng)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(jì)精度。在MATLAB/Simulink對算法進(jìn)行仿真并實(shí)測數(shù)據(jù)的進(jìn)行分析對比,結(jié)果表明,算法能夠獲得較高的SOC估計(jì)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(guān)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(shí)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(shí)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(guān)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(jìn)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(guān)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(jìn)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(lán)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(shí)也是溫度降低所致。放電一段時(shí)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(gè)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(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM912

【共引文獻(xiàn)】

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1 李t焧

本文編號：2583304