鋰離子動(dòng)力電池荷電狀態(tài)估計(jì)方法與能量塊換電模式研究.pdf

1、三元鋰離子動(dòng)力電池因其低成本、高能量密度以及良好的循環(huán)特性被廣泛應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。為了預(yù)測(cè)汽車剩余里程、優(yōu)化整車電池組的能量輸出性能，電池的荷電狀態(tài)（SOC）在線估計(jì)和整車電池成組方式已成為研究熱點(diǎn)。本文就上述兩個(gè)研究熱點(diǎn)開展了如下工作：
　　以三元鋰離子動(dòng)力電池作為研究對(duì)象，針對(duì)電池SOC在線估計(jì)問題，首先設(shè)計(jì)了電池測(cè)試方案，離線辨識(shí)出電池一階RC等效電路模型參數(shù)，在三種工況下驗(yàn)證了模型參數(shù)的準(zhǔn)確性；然后在此基礎(chǔ)上比較了四種

2、卡爾曼濾波衍生算法的SOC估計(jì)精度，發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)無味卡爾曼濾波（AUKF）算法估計(jì)精度最高，該算法不僅解決了其他兩種算法對(duì)噪聲統(tǒng)計(jì)信息過于依賴的問題，并且在不確定的電壓和電流測(cè)量精度以及不精確的SOC初值情況下均有良好的估計(jì)精度，但在電池內(nèi)部參數(shù)不確定的情況下存在估計(jì)精度較差的問題。
　　針對(duì)上述存在的問題，定性分析了電池最大容量和阻容參數(shù)不確定情況下的AUKF算法估計(jì)精度，發(fā)現(xiàn)最大容量的不確定性對(duì)電池SOC估計(jì)精度影響較大，阻容參

3、數(shù)的不確定性對(duì)電池電壓估計(jì)精度影響較大。因此首先采用了基于參數(shù)擾動(dòng)（PVA）的阻容參數(shù)在線估計(jì)方法，利用預(yù)測(cè)電池電壓和實(shí)測(cè)電池電壓的比較修正阻容參數(shù)，有效提高了AUKF算法的電壓估計(jì)精度；繼而采用了基于開路電壓OCV和SOC變化量的最大容量離線估計(jì)方法，通過選取合理范圍的OCV，實(shí)現(xiàn)了電池最大容量的準(zhǔn)確估計(jì)，將有效提高AUKF算法的SOC估計(jì)精度。
　　最后，基于單個(gè)能量塊的SOC，為了優(yōu)化整車電池組的能量輸出性能，本文探討了能量

4、塊的換電模式：?jiǎn)误w軟包裝電池先串聯(lián)形成能量塊，多個(gè)能量塊并聯(lián)后形成整車電池組，換電時(shí)汽車用戶需要多少容量的電池，就并聯(lián)上多少能量塊。在Simulink仿真平臺(tái)中搭建了20串聯(lián)8并聯(lián)的電池組模型，仿真研究能量塊換電模式各種狀況下的使用情況。仿真結(jié)果表明該模式下不同SOC的能量塊相互并聯(lián)，在一定條件下無需事先調(diào)整SOC差異，它們便可自動(dòng)均衡且均衡電流不會(huì)超過動(dòng)力電池允許的范圍；另外該模式下某能量塊中一個(gè)單體電池短路時(shí)，如果電池組總放電電流較