本文關鍵詞：汽車鉛酸電池SOC實時在線估計方法研究與實現(xiàn)

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【摘要】：鉛酸電池在汽車上承擔起動和輔助供電作用,是整車電源系統(tǒng)的重要組成部分。鉛酸電池荷電狀態(tài)(State of Charge, SOC)是電池內(nèi)部狀態(tài)中一個重要參數(shù),在節(jié)能環(huán)保汽車中,SOC值作為電源管理策略的輸入之一,其估計精度直接關系到電池使用壽命和整車能量管理的有效性。本課題以國家自然基金和企業(yè)合作項目為依托,研究了汽車鉛酸電池SOC實時在線估計方法及其在電池傳感器中的實現(xiàn)。首先,通過對現(xiàn)有電池模型的分析對比,建立符合鉛酸電池特性的簡化Randles等效電路模型,將協(xié)方差矩陣收斂算法與卡爾曼濾波相結合用于模型參數(shù)的在線辨識。其次,將改進的卡爾曼濾波分別與擴展卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波相結合估計電池SOC并對比了二者的精度;分析了SOC估計精度的影響因素。再次,將上述SOC估計方法在MC9S12ZVCA128主控芯片上進行了實現(xiàn),開發(fā)了電池傳感器的樣機節(jié)點,設計了參數(shù)采集電路和LIN通信電路,編寫了參數(shù)采集、SOC估計和LIN通信等程序。最后,建立了基于Simulink仿真組件和S函數(shù)的仿真模型,搭建了電池實驗臺架,開發(fā)了上位機測試軟件,設計了電池實驗方案并制定了具體的實驗步驟和數(shù)據(jù)采集方法。放電實驗結果驗證了本文參數(shù)辨識和SOC估計方法可以有效提高SOC估計的精度,并且驗證了電池傳感器的參數(shù)檢測與SOC估計精度準確可靠。本文研究對于加強電池的保護,提高電源管理的有效性以及探索高精度復雜算法在電池傳感器中的實現(xiàn)具有重要意義。
【關鍵詞】：鉛酸電池 參數(shù)辨識 SOC估計 LIN總線 無跡卡爾曼濾波
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.633
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-21
• 1.1 課題研究背景及意義16-17
• 1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.1 電池參數(shù)辨識研究現(xiàn)狀17
• 1.2.2 電池SOC估計研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 電池傳感器發(fā)展現(xiàn)狀18-19
• 1.3 課題來源與研究內(nèi)容19-21
• 1.3.1 課題來源19
• 1.3.2 研究內(nèi)容19-21
• 第二章 鉛酸電池模型建立及參數(shù)辨識21-31
• 2.1 鉛酸電池概述21-23
• 2.1.1 鉛酸電池工作原理21-22
• 2.1.2 VRLA鉛酸電池特性22-23
• 2.2 鉛酸電池模型建立23-26
• 2.2.1 常用電池模型分析23-25
• 2.2.2 本文電池模型建立25-26
• 2.3 基于改進卡爾曼濾波的參數(shù)辨識26-30
• 2.3.1 參數(shù)辨識算法設計26-28
• 2.3.2 參數(shù)辨識結果分析28-30
• 2.4 本章小結30-31
• 第三章 基于無跡卡爾曼濾波的SOC估計31-48
• 3.1 SOC估計方法分析31-36
• 3.1.1 常見SOC估計方法31-32
• 3.1.2 改進卡爾曼濾波法對比32-33
• 3.1.3 無跡卡爾曼濾波原理33-36
• 3.2 無跡卡爾曼濾波估計電池SOC36-42
• 3.2.1 SOC估計模型建立36-38
• 3.2.2 SOC估計精度對比38-42
• 3.3 SOC估計精度影響因素分析42-47
• 3.3.1 噪聲協(xié)方差42-44
• 3.3.2 狀態(tài)變量初始值44-46
• 3.3.3 采樣時間46-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第四章 基于LIN總線的電池傳感器設計48-61
• 4.1 系統(tǒng)功能與結構48-50
• 4.1.1 系統(tǒng)功能48-49
• 4.1.2 系統(tǒng)結構49-50
• 4.2 傳感器硬件設計50-52
• 4.2.1 主控芯片選型50
• 4.2.2 電壓電流檢測電路50-51
• 4.2.3 溫度檢測電路51
• 4.2.4 LIN通信電路51-52
• 4.3 傳感器軟件設計52-60
• 4.3.1 程序總體結構52-53
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采集程序53-54
• 4.3.3 SOC估計程序54
• 4.3.4 靜態(tài)SOC校正程序54-55
• 4.3.5 LIN通信程序55-60
• 4.4 本章小結60-61
• 第五章 仿真模型設計及實驗平臺構建61-74
• 5.1 仿真模型設計61-64
• 5.1.1 MATLAB/Simulink介紹61-62
• 5.1.2 SOC估計仿真模型62-64
• 5.2 實驗平臺搭建64-66
• 5.2.1 實驗系統(tǒng)架構64-65
• 5.2.2 電池實驗臺架65-66
• 5.3 測試軟件開發(fā)66-70
• 5.3.1 CANoe介紹66
• 5.3.2 總體功能設計66-67
• 5.3.3 詳細模塊設計67-70
• 5.4 實驗方案與結果分析70-72
• 5.4.1 技術路線70
• 5.4.2 實驗步驟70-71
• 5.4.3 數(shù)據(jù)采集71
• 5.4.4 結果分析71-72
• 5.5 本章小結72-74
• 第六章 總結與展望74-76
• 6.1 論文工作總結74
• 6.2 下一步工作74-76
• 參考文獻76-81
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及其成果情況81

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