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动力电池全寿命周期建模与模拟软件开发
| 论文题名： | 动力电池全寿命周期建模与模拟软件开发 |
| 关键词： | 电动汽车;动力电池模拟器;全寿命周期;软件开发 |
| 摘要： | 在发展低碳环境、解决环境污染的大背景下，推动汽车产业由传统的内燃机时代向电动化时代转变已经是大势所趋。为此，各国政府不断加大力度发展电动汽车。然而，在电动汽车的研发中，如果使用真实的动力电池供电，存在成本高、灵活性差等诸多问题。在这种情况下，动力电池模拟仪器应运而生，其与电池模型密不可分。因此，电池模型在动力电池模拟器的设计中极为重要。然而，目前常用模型多未考虑寿命等因素的影响，鲁棒性差，需频繁标定。为此本文以锂离子电池为研究对象，通过分析电池的寿命特性，建立全寿命周期模型，同时针对电池模拟器开发一款档次高、功能全的锂离子电池模拟软件。本文的主要研究内容如下: 首先，以三元锂电池为研究对象，搭建了电池测试平台并设计了实验方案，通过获得的电池在25℃下的循环测试数据，分析了三元锂电池的寿命特性，为下文建立锂离子电池全寿命周期模型打下了坚实基础。 其次，基于二阶RC等效电路模型，研究了一种模型参数迭代辨识方法并进行了理论推导。通过与最小二乘法进行对比，验证了该方法的优越性。之后，通过分析测试数据的采样频率对模型精度的影响，明确了最优采样频率。在上述研究的基础上进一步考虑循环寿命对电池模型的影响，实现了锂离子电池全寿命建模，并通过工况实验验证了模型精度。 再次，根据现有的SOC估计方案，引入扩展卡尔曼滤波法来完成SOC估计。通过分析不同初始误差、采样频率以及寿命对扩展卡尔曼滤波法估计SOC的影响，验证了该方法的有效性和鲁棒性。 最后，通过分析锂离子电池模拟软件的需求，制定了软件的整体设计方案。然后采用模块化的方式进行软件开发，创新性的将前面章节建立的电池模型及SOC估计方法嵌入到软件中。最终，通过与电池模拟器联调，验证了软件的实用性。 |
| 作者： | 谷平维 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 段彬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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