【摘要】：電動汽車用動力鋰電池因其具有高能量密度、低自放電性、良好的安全性能、壽命長和無污染等優(yōu)點而成為國內外電動汽車行業(yè)研究熱點。為了能夠給用戶提供精準的當前電池工作狀態(tài),保證電池工作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,電池管理系統(tǒng)(BMS)承擔了其主要功用,與電池組共同組成可靠的電池系統(tǒng)。而動力鋰電池SOC估算作為電池管理系統(tǒng)的核心算法,在電動汽車上起著重要的作用,包括防止電池過充過放、提供準確的續(xù)駛里程和延長電池的使用壽命等。但是,目前對于動力鋰電池SOC估算的研究大多針對的是常溫環(huán)境下的單種類型電池,而且驗證條件不夠充分,很難證明算法對其他溫度或其他類型鋰電池的適用性。因此,對適用于不同環(huán)境溫度和多種類型鋰電池SOC估算策略的研究具有極其重要的理論意義和現(xiàn)實意義。本文基于如何建立精確合理的鋰電池模型、設計新的SOC估計策略以及實現(xiàn)離線與在線仿真驗證等問題進行分析研究。本文的主要工作內容涉及如下3個方面:1、根據(jù)模型精度要求和算法的工程實用性限制,確定本文所建控制對象模型為二階等效電路模型。通過使用充放電機和溫控箱進行不同溫度下的電池測試實驗,統(tǒng)計分析獲得的實驗數(shù)據(jù),標定出電池容量、歐姆內阻和開路電壓參數(shù)模型,使用最小二乘法原理擬合極化效應參數(shù),建立基于溫度、電流和SOC三參數(shù)的動態(tài)電池模型,并通過多種工況和溫度對三元和磷酸鐵鋰兩種類型鋰電池模型進行驗證分析,結果表明所建立的電池模型能夠較好地適應實驗所用鋰電池。2、根據(jù)電池SOC的估算要求和電池動態(tài)系統(tǒng)的非線性特點,確定本文所使用的估計策略為擴展卡爾曼濾波法。為使SOC的估算值更加準確,提出使用相對可用容量來替代原額定容量進行計算,并將溫度和放電倍率因素考慮其中。在此基礎上引入一可變化的增益系數(shù)來修正擴展卡爾曼濾波算法,通過仿真結果可以看出,一定范圍內增益系數(shù)越大SOC估算值收斂速度越快,整體誤差較大,相反,增益系數(shù)越小SOC估算值收斂速度越慢,整體誤差減小,因此修正過的增益系數(shù)可以使得估算值滿足收斂快和誤差小的要求。3、通過Simulink軟件平臺建立了標定出的電池模型和修正過的擴展卡爾曼濾波算法模型,針對不同溫度和不同工況完成了控制策略的離線仿真驗證,結果可以達到預期要求。在此基礎上進一步搭建了基于MicroAutoBox的快速控制原型實驗平臺,并實現(xiàn)了固定溫度、波動溫度、電流噪聲輸入和不同起始SOC下兩種鋰電池的在線仿真驗證,結果都能夠表明,本文所提出的不同溫度下動力鋰電池SOC估計策略能夠實現(xiàn)多種工況下整體誤差在5%以內的目標,具有較好的魯棒性和準確性,并在一定程度上可以實現(xiàn)其工程應用價值。
【圖文】：

粒物、光化學煙霧等有害物質持續(xù)增多，空氣質量指數(shù) PM2.來霧霾頻繁發(fā)生的主要原因，嚴重影響到了人們的生活質量。展力度，政府和企業(yè)聯(lián)合制定節(jié)能減排的相關政策，降低電動購買電動汽車的優(yōu)惠額度，實施低碳可持續(xù)發(fā)展的策略，能夠緩環(huán)境問題的擔憂[8]。汽車的出現(xiàn)在一定程度上緩解了傳統(tǒng)燃油汽車所帶來的弊端，識的不斷上升，新能源汽車的使用率也得到了大大提高。圖 1.1源汽車銷量及同比變化情況，圖中數(shù)據(jù)顯示，2016 年新能源汽輛，比 2015 年提高 53.0%。其中，純電動汽車和插電式混合量要比 2015 年分別增長 65.1%和 17.1%[9]。由此可見，大眾對正在逐漸上升，，電動汽車出現(xiàn)在大家視野中的幾率也越來越高

吉林大學碩士學位論文子從正極經電路傳遞至負極，充電電流方向與此相反。當電池滿態(tài)下已不能再脫落鋰離子，負極材料也已不能再嵌入鋰離子，電時，物質轉移過程與充電相反，鋰離子將會從負極轉移至正嵌入轉化成 LiFePO4，而負極的鋰離子也會隨著放電時間的增當前放電電流下不能再脫落鋰離子為止，此時電池處于無電狀整個充放電反應其實是 FePO4與 LiFePO4兩種物質之間的轉換或物質產生，化學反應過程穩(wěn)定可靠，充放電效率高。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

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本文編號：2642089