【摘要】：隨著能源危機的不斷加劇和城市大氣污染的日益嚴重,電動汽車的發(fā)展受到我國高度重視,對電動汽車的核心部件動力電池的性能提出越來越高的要求。同時,電動汽車退役動力電池的數(shù)量逐年指數(shù)級遞增,實現(xiàn)退役動力電池規(guī)�；荽卫靡芽滩蝗菥彙恿﹄姵睾呻姞顟B(tài)(state of charge,SOC)精確實時在線估計是保證電動汽車安全有效運行以及實現(xiàn)電池梯次利用的關(guān)鍵技術(shù)。本文首先根據(jù)動力電池發(fā)展現(xiàn)狀選取了磷酸鐵鋰電池為研究對象,介紹鋰電池工作原理并對電池的容量、內(nèi)阻以及電壓三個特性參數(shù)進行分析,之后通過不同模型對比選取了精度最高的GNL電路等效模型,對老化電池工作特性反映更精確。并根據(jù)間歇恒流放電實驗數(shù)據(jù)對GNL電路等效模型相關(guān)參數(shù)進行辨識,為電池荷電狀態(tài)估計提供模型基礎(chǔ)。為準確估計電池荷電狀態(tài),對GNL等效電路模型的狀態(tài)空間方程利用矩陣二次型方法進行離散化,采用將無跡卡爾曼濾波算法和雙擴展卡爾曼濾波算法思想相結(jié)合的自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波算法,以無跡卡爾曼濾波器估算SOC同時利用另一個獨立的無跡卡爾曼濾波器估算模型參數(shù),彼此循環(huán)迭代更新,實現(xiàn)SOC的自適應(yīng)估計。在間歇恒流工況和變電流工況下以老化電池為實驗對象對算法和模型進行了對比驗證,結(jié)果表明GNL等效電路模型比二階RC等效模型能夠準確模擬電池工作過程,滿足實際仿真精度需求;自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波算法與雙擴展卡爾曼算法相比受初值影響較小,計算時間短,并且抗波動能力強,滿足了荷電狀態(tài)實時在線估計的實際需求�；谧灾餮邪l(fā)的ECVTS測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及對應(yīng)的BMS功能,使用Visual C#編程語言將本文所使用的自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波算法估計SOC編入在線監(jiān)測界面中,實現(xiàn)動力電池SOC的在線監(jiān)測。
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM912;TN713;U469.72
【圖文】：

圖２－〗不同材料類型鋰離子電池性能指標雷達圖逡逑２．３磷酸鐵鋰電池工作原理逡逑ＬｉＦｅＰ０４電池主要由正負電極、電解液和隔膜組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２－２所示。逡逑左側(cè)為橄欖石結(jié)構(gòu)的ＬｉＦｅＰ０４正極，右側(cè)為石墨負極，中間為聚合物隔膜，兩逡逑極間通過銅箔相連，內(nèi)部充滿電解質(zhì)，由金屬外殼密閉封裝。逡逑磷酸鐵鋰電池充放電并不是簡單的氧化還原反應(yīng)，而是鋰離子脫出和嵌入磷逡逑酸鐵鋰層狀網(wǎng)格的過程，電池充電時，鋰離子在電場力的作用下從陰極脫出，穿逡逑過隔膜嵌入負極，磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵［３｜｜；電池放電時，鋰離子從石墨晶體逡逑８逡逑

華北電力大學碩士學位論文逡逑中脫離出來，穿過隔膜嵌回到磷酸鐵鋰晶體內(nèi)，整個充放電過程晶格結(jié)構(gòu)變化如逡逑圖２－３，鋰離子電池在電池的正負極中不斷嵌入脫出實現(xiàn)充放電，因此也被稱為逡逑“搖椅電池”（Ｒｏｃｋｉｎｇ邋Ｃｈａｉｒ邋Ｂａｔｔｅｒｙ，ＲＣＢ）。在a愃崽緋卣９ぷ魘�，锂离子辶x顯謖杭洳歡系厙度臚殉霾換崞蘋盜姿崽褪木褰峁�，故充分Z緹咤義嫌辛己玫目贍嫘院徒蝦玫陌踩裕郟常玻蕁ｅ義險齷逡逑（鉭箔｝邋ｆＳ—逡逑ｉｌｌ－逡逑…曙麟ｊ７逡逑圖２－２邋ＬｉＦｅＰ０４電池的內(nèi)部化學結(jié)構(gòu)＂３］逡逑ｕｒ？ｔ＾ｏ？邐ｒ？ｐ0？逡逑圖２－３邋ＬｉＦｅＰ０４電池充放電過程晶格結(jié)構(gòu)變化［１３１逡逑在放電過程中，磷酸鐵鋰電池的電化學反應(yīng)方程式（２－１）至（２－３）所示逡逑正極反應(yīng)方程式：逡逑ＬｉＦｅＰ０４邋Ｌｉ＾＿ｘＦｅＰ０４邋＋ｘＬｉ＋邋＋ｘｅ￣邐（邋？】）逡逑負極反應(yīng)方程式：逡逑ｘＬ

華北電力大學碩士學位論文逡逑中脫離出來，穿過隔膜嵌回到磷酸鐵鋰晶體內(nèi)，整個充放電過程晶格結(jié)構(gòu)變化如逡逑圖２－３，鋰離子電池在電池的正負極中不斷嵌入脫出實現(xiàn)充放電，因此也被稱為逡逑“搖椅電池”（Ｒｏｃｋｉｎｇ邋Ｃｈａｉｒ邋Ｂａｔｔｅｒｙ，ＲＣＢ）。在a愃崽緋卣９ぷ魘�，锂离子辶x顯謖杭洳歡系厙度臚殉霾換崞蘋盜姿崽褪木褰峁�，故充分Z緹咤義嫌辛己玫目贍嫘院徒蝦玫陌踩裕郟常玻蕁ｅ義險齷逡逑（鉭箔｝邋ｆＳ—逡逑ｉｌｌ－逡逑…曙麟ｊ７逡逑圖２－２邋ＬｉＦｅＰ０４電池的內(nèi)部化學結(jié)構(gòu)＂３］逡逑ｕｒ？ｔ＾ｏ？邐ｒ？ｐ0？逡逑圖２－３邋ＬｉＦｅＰ０４電池充放電過程晶格結(jié)構(gòu)變化［１３１逡逑在放電過程中，磷酸鐵鋰電池的電化學反應(yīng)方程式（２－１）至（２－３）所示逡逑正極反應(yīng)方程式：逡逑ＬｉＦｅＰ０４邋Ｌｉ＾＿ｘＦｅＰ０４邋＋ｘＬｉ＋邋＋ｘｅ￣邐（邋？】）逡逑負極反應(yīng)方程式：逡逑ｘＬ

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