本文關(guān)鍵詞：三元鋰離子電池的SoC估計方法研究

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【摘要】：三元鋰離子電池與磷酸鐵鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰離子電池相比,具有能量密度高,成本低的優(yōu)點,能夠更好地解決純電動車的續(xù)航里程問題。NCR18650A是松下公司出產(chǎn)的一款鎳鈷鋁三元鋰離子電池,通過小單體串并聯(lián)組成電池組,可以作為電動汽車動力電池和太陽能儲能電池。對電池SoC進行估計是實現(xiàn)電池管理最重要的也是最基礎(chǔ)的工作。基于電池實驗測試數(shù)據(jù),建立電池的電路模型,得到電池的電路模型參數(shù),在此基礎(chǔ)上運用智能算法對電池SoC進行估計,是目前比較成熟的電池SoC估計方法。綜合調(diào)研發(fā)現(xiàn),當前電池測試中存在一些共性問題,如設(shè)備采樣速率的選取、實驗數(shù)據(jù)的處理方法沒有被詳細的分析；傳統(tǒng)的SoC定義不適合動態(tài)工況的安時計量；電池特性試驗靜置時長對SoC估計的影響程度；充、放電極化參數(shù)的差別；極化RC網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)數(shù)的確定都沒有得到詳細的分析和研究,實驗證明這些因素影響電池SoC的估計精度。本文基于NI 6221數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW軟件等搭建了電池測試系統(tǒng)�？紤]環(huán)境溫度,充、放電倍率等因素對電池容量的影響,使用電池官方數(shù)據(jù)和實驗測試數(shù)據(jù),對電池的SoC定義進行了修正�；谛拚蟮腟oC定義和特性測試數(shù)據(jù),建立了電池參數(shù)模型,并得到了充、放電下的電池參數(shù)�；诘玫降碾姵啬Ｐ�,使用SR-UKF算法估計了NCR18650A電池的SoC。論文主要工作包括：第一,設(shè)計并搭建了電池測試系統(tǒng),完成了電池容量、特性和模擬工況測試。提出從大量數(shù)據(jù)中高效、準確提取電池特性參數(shù)的方法。綜合考慮數(shù)據(jù)處理時間和測試精度,當電壓采樣頻率為10Hz時,可精確地從電池的零狀態(tài)響應(yīng)中測量到電池的歐姆壓降。第二,考慮電池的充放電倍率、溫度、循環(huán)次數(shù)和充放電效率,修正了電池SoC的定義。實驗結(jié)果表明,修正SoC定義計量精確,可用于變工況下的動態(tài)安時計量。第三,建立了電池等效電路離散模型,并完成了參數(shù)識別。在電池的電勢特性的分析中,考慮電池的滯回特性和靜置時長對EMF測量誤差的影響。對于電池的超電勢特性,研究了不同SoC下的電池的歐姆內(nèi)阻和極化情況。第四,基于平方根無跡卡爾曼濾波算法對電池SoC進行估計,驗證本文估計方法的有效性,結(jié)果精度較高,具有較高的魯棒性,能有效降低初值偏差的影響。本文設(shè)計了電池測試系統(tǒng),基于搭建的測試系統(tǒng),完成了三元鋰電池NCR18650A的電池性能測試,建立了基于等效電路的電池模型,使用SR-UKF濾波算法對SoC進行估計,解決了目前電池SoC估計中存在的一些共性問題,該項研究具有重要的應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：三元堘離子電池 電池測試系統(tǒng) 電池模型 SoC SR-UKF
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景和意義9-11
• 1.2 SoC估計的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 傳統(tǒng)SoC估計方法12-13
• 1.2.2 基于電池模型聯(lián)合智能算法的SoC估計方法13-17
• 1.3 電池測試系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀17
• 1.4 本文的研究內(nèi)容17-19
• 2 鋰電池測試實驗平臺設(shè)計與實現(xiàn)19-36
• 2.1 三元鋰離子電池NCR18650A19-21
• 2.2 測試系統(tǒng)設(shè)計與實驗方法21-29
• 2.2.1 電池測試系統(tǒng)的設(shè)計21-22
• 2.2.2 采樣頻率的確定22-23
• 2.2.3 電池測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計23-27
• 2.2.4 實驗方法27-29
• 2.3 實驗結(jié)果29-35
• 2.3.1 容量測定實驗29-30
• 2.3.2 電池特性實驗30-34
• 2.3.3 模擬工況實驗34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 3 SoC定義的修正36-51
• 3.1 放電倍率容量影響因子的計算36-39
• 3.2 溫度容量影響因子的計算39-42
• 3.3 循環(huán)次數(shù)容量影響因子和充、放電效率的計算42-45
• 3.3.1 循環(huán)次數(shù)容量影響因子的計算42-44
• 3.3.2 充、放電效率的計算44-45
• 3.4 修正SoC定義的實驗驗證45-50
• 3.4.1 溫度和循環(huán)次數(shù)容量影響因子的確定45-46
• 3.4.2 參考容量的驗證和調(diào)整46-49
• 3.4.3 充、放電效率的驗證和調(diào)整49
• 3.4.4 模擬工況的修正SoC定義驗證49-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 4 電池模型建立與參數(shù)識別51-64
• 4.1 電池OCV與SoC的關(guān)系51-57
• 4.1.1 電池端電壓回彈靜置時間的影響52-53
• 4.1.2 電池充、放電開路電壓與SoC的關(guān)系53-56
• 4.1.3 電池電動勢的測量和滯回校正56-57
• 4.2 電池內(nèi)阻及極化參數(shù)識別57-61
• 4.2.1 電池的歐姆內(nèi)阻57-58
• 4.2.2 電池的極化參數(shù)計算58-61
• 4.3 模型的驗證61-63
• 4.3.1 等效電路的離散模型61-62
• 4.3.2 多工況下模型的驗證62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 基于平方根無跡卡爾曼(SR-UKF)濾波算法的電池SoC估計64-75
• 5.1 卡爾曼濾波64-65
• 5.2 無跡卡爾曼濾波和平方根無跡卡爾曼濾波65-69
• 5.2.1 無跡卡爾曼濾波65-67
• 5.2.2 平方根無跡卡爾曼濾波67-69
• 5.3 基于平方根無跡卡爾曼濾波算法的SoC估計69-74
• 5.3.1 平方根無跡卡爾曼濾波模型69-70
• 5.3.2 系統(tǒng)過程噪聲和測量噪聲方差矩陣的確定70-72
• 5.3.3 SR-UKF SoC估計結(jié)果72-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-80
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況80-81
• 致謝81-82

【共引文獻】

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本文編號：573289