【摘要】：現(xiàn)如今,傳統(tǒng)化石能源汽車在逐漸被電動(dòng)汽車所取代。動(dòng)力電池作為汽車儲(chǔ)能部件,占電動(dòng)汽車生產(chǎn)研發(fā)的近半成本,是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸。動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)(State of Charge,So C)與健康狀態(tài)(State of Health,So H)是電池管理系統(tǒng)的基礎(chǔ),其精確估計(jì)值直接關(guān)系到汽車運(yùn)行的效率以及安全性。但由于電池反應(yīng)的非線性特性及眾多環(huán)境因素的干擾,精確估計(jì)電池狀態(tài)的難度非常大。本論文以目前主流的鋰離子動(dòng)力電池作為對(duì)象,對(duì)電池的So C與So H的估計(jì)算法進(jìn)行了探究。首先,論文闡述了鋰電池的工作原理,給出了電池荷電狀態(tài)與健康狀態(tài)的定義。并且以馬里蘭大學(xué)CALCE(Center for Advanced Life Cycle Engineering)電池研究中心的電池測(cè)試項(xiàng)目,對(duì)動(dòng)力電池的測(cè)試方案與結(jié)果進(jìn)行了闡述,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了電池的溫度特性與遲滯特性等重要特性。接下來(lái),經(jīng)過(guò)對(duì)比現(xiàn)有電池模型,選擇了一階戴維南等效電路模型。利用遞推最小二乘法進(jìn)行電池參數(shù)辨識(shí),包括開(kāi)路電壓與So C的關(guān)系函數(shù),電池的內(nèi)阻,極化電阻以及電池的極化電容等。并且通過(guò)不同工況,對(duì)模型進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明了模型的有效性。在模型基礎(chǔ)上,論文以滑模觀測(cè)器為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了全階終端滑模觀測(cè)器來(lái)估計(jì)電池So C。該方法為在線估計(jì)算法,繼承了滑模觀測(cè)器魯棒性好的特性,避免了現(xiàn)今So C估計(jì)算法或者只能離線估計(jì),以及去除了在線估計(jì)對(duì)模型精度要求高的弊端。同時(shí)突破了線性滑模漸進(jìn)收斂的限制,克服了抖振的問(wèn)題,并且無(wú)需使用濾波器,從而極大減輕了了系統(tǒng)運(yùn)算及內(nèi)存負(fù)擔(dān)。通過(guò)兩種標(biāo)準(zhǔn)汽車工況實(shí)驗(yàn)對(duì)比兩種算法進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果顯示,該算法實(shí)現(xiàn)了電池So C的高精度估計(jì),對(duì)比線性滑模狀態(tài)跟蹤更好,精度更高,現(xiàn)今針對(duì)電池SoH的在線估計(jì)算法研究較少。該論文針對(duì)汽車常見(jiàn)應(yīng)用情況,確定了電池的內(nèi)阻與容量作為電池So H的標(biāo)識(shí)。利用電池狀態(tài)參數(shù)變化較緩慢的特性,構(gòu)建了交替更新的電池雙滑模觀測(cè)器系統(tǒng)。通過(guò)兩種標(biāo)準(zhǔn)汽車工況實(shí)驗(yàn)對(duì)比兩種算法進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果顯示,該算法能夠以較高的精度進(jìn)行So H的實(shí)時(shí)觀測(cè),具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM912
【圖文】：

ArbinBT2000電池充放電測(cè)試系統(tǒng)

ESPECPRA-3AP溫度控制箱

額定容量 2000mAh標(biāo)準(zhǔn)充電 CCCV，1A, 4.20±0.05V, 100mA 截止標(biāo)準(zhǔn)放電 CCCV，4A, 4.20±0.05V, 100mA 截止充電時(shí)間 標(biāo)準(zhǔn)充電：180min/100mA 截止快速充電：50min（25℃）/100mA 截止大放電電流 22A（25℃），60% 持續(xù) 250 循環(huán)周期充電溫度放電溫度0~50℃（建議循環(huán)充電小于45℃）-20~75℃（建議循環(huán)放電小于 60℃）.2 電池測(cè)試方案針對(duì)電池 SoC 的估計(jì)，進(jìn)行了 4 種電池測(cè)試：恒流恒壓充放電、混合動(dòng)力脈特性測(cè)試(Hybrid Pulse Power Characteristic，HPPC)、動(dòng)態(tài)應(yīng)力工況測(cè)試(Dynamicess Test，DST)以及聯(lián)邦城市動(dòng)態(tài)應(yīng)力工況測(cè)試(Federal Urban Dynamic Stressst，F(xiàn)UDS)。原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以 Microsoft Excel 文檔的形式保存，其中每個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)量以 1s采樣時(shí)間，其格式示意圖如圖 2-3 所示。由于數(shù)據(jù)量過(guò)大，平均每個(gè)測(cè)試約有一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，論文將其導(dǎo)入 Matlab 采用依測(cè)試時(shí)間繪制數(shù)據(jù)圖的形式展示數(shù)據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王衍帥;;法國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r[J];全球科技經(jīng)濟(jì)w

本文編號(hào)：2760019