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电动汽车锂离子电池建模及SOC估计方法研究
| 论文题名： | 电动汽车锂离子电池建模及SOC估计方法研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池;荷电状态估计;脉冲放电实验;等效电路模型;状态观测器 |
| 摘要： | 为了应对温室效应、石油危机的加剧,世界各国纷纷研究零排放的电动汽车。二次电池是电动汽车核心的动力来源,其中锂离子电池由于高体积比能量、高质量比能量等优点成为研究的热点。电池的荷电状态(State of Charge, SOC)估计是电池管理系统中一项核心的技术,SOC的准确估计对于提高电动汽车的性能具有重要意义。在电动汽车背景下,本文以动力锂离子蓄电池为研究对象,建立锂离子电池模型,重点研究SOC的估计方法。 本文首先从锂离子电池的反应过程入手,根据电化学阻抗谱理论,依据锂离子电池的电化学阻抗谱测试结果,构建锂离子电池的阻抗谱模型。针对阻抗谱模型出现的问题,引入高阶RC等效电路模型。研究不同电池温度下电池的电化学阻抗谱,获取模型参数与电池温度的关系。 然后详细分析现有的SOC估计方法的利弊,针对电动汽车实时测量估计的环境,提出基于状态空间模型的状态观测法。根据非线性系统可观性方法对模型进行可观性分析,在模型可观的基础上，设计收敛的状态观测器估计电池的SOC,状态观测器的稳定性通过Lyapunov稳定性理论来保证。针对具体的锂离子电池模型,设计SOC估计的全维状态观测器。 最后应用动力电池测试设备对锂离子电池不同温度下进行脉冲放电实验,验证状态观测器法SOC估计的有效性。实验结果表明,即使在-20℃环境下,状态观测器法SOC估计的误差在±4％以内,说明状态观测器法估计SOC有很高的精度。低温环境放电实验结果表明锂离子电池在低温下由于内阻的增大导致电池电压低于放电截止电压,因而终止放电。 |
| 作者： | 何磊 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王彤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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