基于改進(jìn)型PNGV等效模型的動(dòng)力電池SOC估算方法的研究.pdf

1、隨著日益枯竭化石燃料現(xiàn)狀和全球性的日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問(wèn)題，普及和發(fā)展新能源汽車(chē)是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，由此電動(dòng)汽車(chē)成為了未來(lái)新型城市交通的發(fā)展重點(diǎn)。動(dòng)力電池為電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力來(lái)源，其性能直接影響電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力，制約著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。電動(dòng)汽車(chē)的單次充電行駛里程和電池循環(huán)壽命都遠(yuǎn)低于普通燃料汽車(chē)，且充電時(shí)間較長(zhǎng)。這些問(wèn)題成為制約電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。突破動(dòng)力電池的限制有兩個(gè)途徑，第一是發(fā)展新的電池技術(shù)和工藝，第二是在應(yīng)用階段利用電池

2、管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS）優(yōu)化電池的充放電過(guò)程監(jiān)管，充分利用電池的能量，提高能量利用效率。本文以純電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力鋰電池為研究對(duì)象，圍繞電池模型構(gòu)建和電池荷電狀態(tài)(State of Charge，SOC)估算兩方面，對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行研究。
　　針對(duì)電池模型，建立符合實(shí)際應(yīng)用的動(dòng)力電池模型對(duì)電池系統(tǒng)的研究有著極大的幫助，精確的電池模型為BMS實(shí)現(xiàn)精確控制奠定了基礎(chǔ)。為此，本文首先介紹了鋰離子電

3、池電化學(xué)原理和基本特性，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)所選型號(hào)電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲取所需數(shù)據(jù)，分析電池特性的影響因素，針對(duì)動(dòng)力電池實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，建立動(dòng)態(tài)PNGV模型，并引入溫度、剩余電量對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行修正，建立電池參數(shù)影響因素模型，辨識(shí)模型相關(guān)參數(shù)，并在Matlab中搭建仿真模型，驗(yàn)證模型的合理性。
　　針對(duì)電池SOC估計(jì)算法，文章首先介紹了常用算法的原理和方法。在所建立電池模型的基礎(chǔ)上，以擴(kuò)展卡爾曼濾波算法為基礎(chǔ)，修正添加容量補(bǔ)償因數(shù)的狀態(tài)方程

4、，并建立仿真模型，設(shè)計(jì)工況實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，證明算法的合理性。
　　本文選定國(guó)軒IFR32132圓柱形磷酸鐵鋰動(dòng)力電池作為研究對(duì)象，以恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)箱和充放電柜為實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)成組溫度、不同工況的充放電實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立R-SOC-T數(shù)學(xué)模型、OCV(Open Circuit Voltage)-SOC模型和容量補(bǔ)償模型，將模型用于電池SOC估計(jì)中。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，動(dòng)態(tài)PNGV模型對(duì)提高SOC估計(jì)精度有明顯的積極作用，達(dá)到了預(yù)