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三元锂电池建模及SOC估算研究
| 论文题名： | 三元锂电池建模及SOC估算研究 |
| 关键词： | 电动汽车;三元锂电池;电池充电状态;估算精度 |
| 摘要： | 随着能源危机和环境污染的不断出现，在汽车行业发展可替代传统燃油汽车的新能源汽车的趋势正越来越强烈，电动车的发展正在成为解决这个问题的有效手段。传统汽车有三大件：“发动机、底盘、变速箱”，电动汽车也有三个主要部分：“电池、电机和电控（电池管理系统BMS）”。对电池的管理和控制一直是各大车企和国内外科研机构的研究重点和难点，而电池的安全高效利用依赖于对电池状态的准确估计。 本文以三元锂电池为主要研究对象，首先分析了锂电池在电动汽车领域的应用现状，指出了三元锂电池逐渐变成目前较理想的动力源；其次分析了锂电池的内部结构，工作原理及相关电池技术参数。同时，解释了电池充电状态SOC（State Of Charge），并与常用的SOC方法进行了比较，并详细阐述了本文将要使用的卡尔曼滤波算法。 在实验操作的基础上解析影响电池建模的因素，综合考虑各个模型的特点和复杂性后选择结合二阶RC（电阻和电容）和Thevenin模型的电路模型来描述电池的动态特征。通过脉冲放电测试实验结合指数拟合法实现建模中的参数辨识，最后在MATLAB仿真软件中建立相应的电池模型，分别在恒流充放电及自定义条件下进行验证，仿真结果与实验数据拟合效果较好，证明了模型和辨识结果的准确度。 在对电池SOC进行估算过程中，不可测的外界噪声影响会对估算结果造成偏差，因此，本文引入基于改进Safe-Husa的自适应无迹卡尔曼算法来修正估算的SOC结果。为验证该引入算法，使用MATLAB进行仿真，并将结果与使用无迹卡尔曼算法仿真的结果进行对比分析，结果表明，改进后的算法对未知噪声影响下的SOC估算有更高的精度。同时，使用ADVISOR2002车辆仿真工具搭建EV1整车模型，在NEDC工况下进行道路模拟实验，分别对无迹卡尔曼算法和改进的自适应无迹卡尔曼算法作实际路况下的SOC估计对比，实验结果表明，改进后的算法在应对外界噪声影响时具有更高的精度，证明了改进算法的可行性。 |
| 作者： | 罗恩会 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨建中 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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