鋰離子動(dòng)力電池剩余容量估計(jì)算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、為了保證電動(dòng)汽車安全可靠的行駛，電池管理系統(tǒng)必須提供車載動(dòng)力電池組實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的使用狀態(tài)信息。電池的剩余容量(State of Charge，SOC)直接反映電池的荷電狀態(tài)，為駕駛員提供續(xù)航里程信息，是整車控制的重要依據(jù)，準(zhǔn)確估計(jì)SOC是電池管理系統(tǒng)的核心，一直是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　磷酸鐵鋰動(dòng)力電池以其優(yōu)越的動(dòng)力性能成為電動(dòng)汽車最佳動(dòng)力源之一，本文以磷酸鐵鋰動(dòng)力電池為研究對(duì)象，針對(duì)其SOC估計(jì)進(jìn)行了以下研究工作：
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2、.首先闡述并給出了傳統(tǒng)SOC定義方法及其存在的不足，然后詳細(xì)介紹了磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的反應(yīng)原理、優(yōu)缺點(diǎn)和主要特性參數(shù)。在此基礎(chǔ)上具體分析了溫度、充放電倍率、循環(huán)壽命和自放電等因素對(duì)電池建模即電池主要特性參數(shù)的影響，結(jié)合電池模型，得出了考慮這些因素后修正的SOC表達(dá)式。
　　2.重點(diǎn)分析了電池等效電路模型中表征電池暫態(tài)響應(yīng)的無限RC網(wǎng)絡(luò)的簡化問題。結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)分別采用一、二、三和四個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)來模擬電池暫態(tài)響應(yīng)所帶來的模型

3、誤差進(jìn)行了對(duì)比分析，綜合考慮模型的復(fù)雜程度和模型精度，選取二階等效電路模型作為本文的電池模型是一個(gè)很好的解決方案。為了進(jìn)一步減小模型誤差，對(duì)電池二階等效電路模型參數(shù)在線辨識(shí)方法進(jìn)行了研究，采用Kalman濾波法在線辨識(shí)電池模型參數(shù)。
　　3.針對(duì)Kalman濾波法由于不合理的噪聲假設(shè)會(huì)影響算法的估計(jì)性能，甚至導(dǎo)致算法不收斂，改用了自適應(yīng)擴(kuò)展Kalman濾波法并應(yīng)用于電池二階等效電路模型來動(dòng)態(tài)的估計(jì)SOC。在估計(jì)SOC的同時(shí)對(duì)未知噪

4、聲的均值和方差進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和修正，降低了未知噪聲對(duì)SOC估計(jì)的影響，并對(duì)算法的精確性和可行性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　4.自適應(yīng)擴(kuò)展Kalman濾波法結(jié)合電池二階等效電路模型對(duì)電池的SOC估計(jì)效果較好，可以滿足工程應(yīng)用的要求。以改裝后的純電動(dòng)汽車電池管理和監(jiān)控系統(tǒng)為試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)SOC估計(jì)算法進(jìn)行了裝車驗(yàn)證。電池管理系統(tǒng)采集電池的電壓、電流、溫度并估算 SOC；監(jiān)控系統(tǒng)主要用來顯示電池的信息并保存歷史記錄，兩者通過CAN總線實(shí)現(xiàn)雙向通信。