本文關(guān)鍵詞：三元鋰離子電池的SoC估計(jì)方法研究

  更多相關(guān)文章： 三元堘離子電池 電池測試系統(tǒng) 電池模型 SoC SR-UKF

【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(diǎn),能夠更好地解決純電動(dòng)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(dòng)汽車動(dòng)力電池和太陽能儲(chǔ)能電池。對電池SoC進(jìn)行估計(jì)是實(shí)現(xiàn)電池管理最重要的也是最基礎(chǔ)的工作�；陔姵貙�(shí)驗(yàn)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(yùn)用智能算法對電池SoC進(jìn)行估計(jì),是目前比較成熟的電池SoC估計(jì)方法。綜合調(diào)研發(fā)現(xiàn),當(dāng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法沒有被詳細(xì)的分析；傳統(tǒng)的SoC定義不適合動(dòng)態(tài)工況的安時(shí)計(jì)量；電池特性試驗(yàn)靜置時(shí)長對SoC估計(jì)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(xì)的分析和研究,實(shí)驗(yàn)證明這些因素影響電池SoC的估計(jì)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(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù),對電池的SoC定義進(jìn)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(jì)了NCR18650A電池的SoC。論文主要工作包括：第一,設(shè)計(jì)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(zhǔn)確提取電池特性參數(shù)的方法。綜合考慮數(shù)據(jù)處理時(shí)間和測試精度,當(dāng)電壓采樣頻率為10Hz時(shí),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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,修正SoC定義計(jì)量精確,可用于變工況下的動(dòng)態(tài)安時(shí)計(jì)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(shí)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(jìn)行估計(jì),驗(yàn)證本文估計(jì)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(jì)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(jìn)行估計(jì),解決了目前電池SoC估計(jì)中存在的一些共性問題,該項(xiàng)研究具有重要的應(yīng)用價(jià)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(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jì)的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 傳統(tǒng)SoC估計(jì)方法12-13
• 1.2.2 基于電池模型聯(lián)合智能算法的SoC估計(jì)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)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(jì)與實(shí)驗(yàn)方法21-29
• 2.2.1 電池測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)23-27
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)方法27-29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果29-35
• 2.3.1 容量測定實(shí)驗(yàn)29-30
• 2.3.2 電池特性實(shí)驗(yàn)30-34
• 2.3.3 模擬工況實(shí)驗(yàn)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(jì)算36-39
• 3.2 溫度容量影響因子的計(jì)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(jì)算42-45
• 3.3.1 循環(huán)次數(shù)容量影響因子的計(jì)算42-44
• 3.3.2 充、放電效率的計(jì)算44-45
• 3.4 修正SoC定義的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(yàn)證和調(diào)整46-49
• 3.4.3 充、放電效率的驗(yàn)證和調(diào)整49
• 3.4.4 模擬工況的修正SoC定義驗(yàn)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(shí)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(dòng)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(jì)算58-61
• 4.3 模型的驗(yàn)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(yàn)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(jì)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(jì)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(jì)結(jié)果72-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況80-81
• 致謝81-82

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 呂帥帥;汪興興;倪紅軍;袁銀男;;電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)的功能及研究進(jìn)展[J];電源技術(shù);2014年02期

2 祝磊;丁建寧;王瑛;龔毅;吳剛;;一種改進(jìn)串聯(lián)電池組性能的方法研究[J];電源技術(shù);2014年03期

3 王增紅;潘勇;李旭軍;雷維新;潘俊安;;18650動(dòng)力電池SOC的建模與估算研究[J];電源技術(shù);2014年10期

4 侯恩廣;喬昕;劉廣敏;李楊;;鋰電池RC等效模型參數(shù)的溫度影響[J];電源技術(shù);2015年02期

5 曹冉;尹明;張洪偉;李立偉;王凱;;蓄電池管理系統(tǒng)在電力系統(tǒng)一體化電源中的應(yīng)用[J];青島大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版);2015年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 CAI Chengtao;YANG Chao;LV Xiaolong;;The Design of Aviation Battery Charging and Discharging System based on DSP[A];第26屆中國控制與決策會(huì)議論文集[C];2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 熊瑞;基于數(shù)據(jù)模型融合的電動(dòng)車輛動(dòng)力電池組狀態(tài)估計(jì)研究[D];北京理工大學(xué);2014年

2 鄭岳久;車用鋰離子動(dòng)力電池組的一致性研究[D];清華大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 譚云強(qiáng);動(dòng)力電池SOC算法及其信息建模研究[D];湘潭大學(xué);2012年

2 賈園園;鋰電池在線監(jiān)測及充電管理[D];華中師范大學(xué);2013年

3 俞曉峰;混合動(dòng)力客車電源管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

4 郭凱;基于模型的鋰離子電池SOC估計(jì)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

5 寧娜;一種非道路低速增程式電動(dòng)汽車再生制動(dòng)技術(shù)的研究[D];南京理工大學(xué);2014年

6 易軍;磷酸鐵鋰電池組能量管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2014年

7 馬群;基于中心差分卡爾曼濾波的動(dòng)力電池SOC估算研究[D];吉林大學(xué);2014年

8 汪暾;電動(dòng)汽車動(dòng)力電池在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2014年

9 王虹;基于WiFi的動(dòng)車組輔助供電系統(tǒng)檢測裝置設(shè)計(jì)[D];青島大學(xué);2014年

10 劉曉丹;鋰電池儲(chǔ)能監(jiān)測系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];華北電力大學(xué);2014年

，

本文編號：573289