車載蓄電系統(tǒng)特性及磷酸鐵鋰動(dòng)力電池健康狀態(tài)估計(jì)算法研究.pdf

1、車載蓄電儲(chǔ)能系統(tǒng)是純電動(dòng)車和混合動(dòng)力電動(dòng)車的核心組成部分，也是制約其性能提升和普及的瓶頸所在。本文對于蓄電系統(tǒng)各部分的若干問題進(jìn)行了研究，對于全面認(rèn)識和評價(jià)車輛電能存儲(chǔ)系統(tǒng)具有重要意義。
　　在蓄電系統(tǒng)壽命特性與表證方面，以應(yīng)用日趨廣泛且極具前景的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池為對象開展深入研究。在其健康狀態(tài)估計(jì)方法研究中，實(shí)驗(yàn)研究了不同老化狀態(tài)的電池，并提出了基于電池參數(shù)的健康狀態(tài)估計(jì)算法。通過對脈沖放電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合得到電路元件的參數(shù)

2、，并與阻抗測量方法對同一階段的同一電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，找出并驗(yàn)證了參數(shù)的變化規(guī)律，選擇歐姆內(nèi)阻R0和雙電層電容Cdl這兩個(gè)參數(shù)作為健康狀態(tài)的標(biāo)記參數(shù)。隨后建立了基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊系統(tǒng)的算法預(yù)測電池健康狀態(tài)，并在Simulink環(huán)境下建立模型。用2＃電池的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了算法具有較好的估計(jì)精度，即使只使用一個(gè)參數(shù)來估算，其所反映的電池健康狀態(tài)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差也較小。最后在本章末尾給出了將估算邏輯集成到車載電池控制器的方法，使其適合在線估算的應(yīng)用

3、。
　　在蓄電系統(tǒng)熱特性與模型研究中，以適合并通常用于大電流運(yùn)行的電化學(xué)雙電層電容器為研究對象開展深入研究。對其性能和生熱的研究，主要通過實(shí)驗(yàn)測試了電容器在不同的環(huán)境溫度下的性能表現(xiàn)，改進(jìn)了文獻(xiàn)中電容器生熱模型：將離子取向分布影響離子系統(tǒng)熵變的假設(shè)納入原本的熵變理論，改進(jìn)了二取向模型，提出空間任意取向的模型，并推導(dǎo)相應(yīng)的表達(dá)式；研究了電容內(nèi)部各部分的生熱之間的關(guān)系，推導(dǎo)得出了焦耳熱和可逆熱之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，并重新建立了宏觀量和微觀量

4、之間的關(guān)系式。
　　為使蓄電儲(chǔ)能系統(tǒng)具有更適合電動(dòng)車應(yīng)用要求，對混合蓄電系統(tǒng)開展了詳細(xì)研究，分別研究了基于鉛酸電池和鋰電池與電容器復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的各種基本性能，包括不同環(huán)境溫度下兩種系統(tǒng)的電流、電壓等分布和變化特性，雙電層電容器對于減小電池電流和延長電池放電時(shí)間有著顯著作用，但隨時(shí)間增加效果會(huì)衰減；結(jié)合鋰離子電池壽命和雙電層電容器生熱問題，通過對鋰離子電池復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行仿真了計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，揭示了雙電層電容對于鋰離子電池壽命方面和

5、減少循環(huán)總生熱量方面的貢獻(xiàn)。
　　由于低壓輔助電源系統(tǒng)對整車能耗的影響，還對低壓輔助電源能量管理進(jìn)行了詳細(xì)研究，主要討論了基于電壓控控制的管理策略的控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，以及實(shí)車驗(yàn)證。最后，基于現(xiàn)有的管理策略，對重要的標(biāo)定量進(jìn)行了基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。基于發(fā)電機(jī)電壓控制的能量管理策略可以根據(jù)電池狀態(tài)和用電器狀態(tài)將發(fā)電機(jī)工作區(qū)間進(jìn)行細(xì)化控制。實(shí)車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果表明，采用該系統(tǒng)可以使節(jié)油率提高約2％，對電池的健康狀態(tài)也是有積極作用的