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基于改进型PNGV等效模型的动力电池SOC估算方法的研究
| 论文题名： | 基于改进型PNGV等效模型的动力电池SOC估算方法的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;磷酸铁锂动力电池;荷电状态;动态PNGV模型;扩展卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 随着日益枯竭化石燃料现状和全球性的日益严峻的环境污染问题，普及和发展新能源汽车是未来发展的必然趋势，由此电动汽车成为了未来新型城市交通的发展重点。动力电池为电动汽车提供动力来源，其性能直接影响电动汽车的续航能力，制约着电动汽车的发展。电动汽车的单次充电行驶里程和电池循环寿命都远低于普通燃料汽车，且充电时间较长。这些问题成为制约电动汽车行业发展的瓶颈之一。突破动力电池的限制有两个途径，第一是发展新的电池技术和工艺，第二是在应用阶段利用电池管理系统（Battery Management System，BMS）优化电池的充放电过程监管，充分利用电池的能量，提高能量利用效率。本文以纯电动汽车用动力锂电池为研究对象，围绕电池模型构建和电池荷电状态(State of Charge，SOC)估算两方面，对动力电池进行研究。 针对电池模型，建立符合实际应用的动力电池模型对电池系统的研究有着极大的帮助，精确的电池模型为BMS实现精确控制奠定了基础。为此，本文首先介绍了锂离子电池电化学原理和基本特性，并设计实验，通过对所选型号电池进行实验，获取所需数据，分析电池特性的影响因素，针对动力电池实际运行环境，建立动态PNGV模型，并引入温度、剩余电量对模型参数进行修正，建立电池参数影响因素模型，辨识模型相关参数，并在Matlab中搭建仿真模型，验证模型的合理性。 针对电池SOC估计算法，文章首先介绍了常用算法的原理和方法。在所建立电池模型的基础上，以扩展卡尔曼滤波算法为基础，修正添加容量补偿因数的状态方程，并建立仿真模型，设计工况实验采集数据进行验证，证明算法的合理性。 本文选定国轩IFR32132圆柱形磷酸铁锂动力电池作为研究对象，以恒温恒湿实验箱和充放电柜为实验条件，设计成组温度、不同工况的充放电实验，根据实验数据，建立R-SOC-T数学模型、OCV(Open Circuit Voltage)-SOC模型和容量补偿模型，将模型用于电池SOC估计中。验证实验表明，动态PNGV模型对提高SOC估计精度有明显的积极作用，达到了预期目的。 |
| 作者： | 孙张驰 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 何耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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