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三元锂离子电池的SoC估计方法研究
| 论文题名： | 三元锂离子电池的SoC估计方法研究 |
| 关键词： | 电动汽车;三元锂离子电池;片上系统;参数估计 |
| 摘要： | 三元锂离子电池与磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂离子电池相比，具有能量密度高，成本低的优点，能够更好地解决纯电动车的续航里程问题。NCR18650A是松下公司出产的一款镍钴铝三元锂离子电池，通过小单体串并联组成电池组，可以作为电动汽车动力电池和太阳能储能电池。对电池SoC进行估计是实现电池管理最重要的也是最基础的工作。基于电池实验测试数据，建立电池的电路模型，得到电池的电路模型参数，在此基础上运用智能算法对电池SoC进行估计，是目前比较成熟的电池SoC估计方法。综合调研发现，当前电池测试中存在一些共性问题，如设备采样速率的选取、实验数据的处理方法没有被详细的分析;传统的SoC定义不适合动态工况的安时计量;电池特性试验静置时长对SoC估计的影响程度;充、放电极化参数的差别;极化RC网络环节数的确定都没有得到详细的分析和研究，实验证明这些因素影响电池SoC的估计精度。 本文基于NI6221数据采集卡和LabVIEW软件等搭建了电池测试系统。考虑环境温度，充、放电倍率等因素对电池容量的影响，使用电池官方数据和实验测试数据，对电池的SoC定义进行了修正。基于修正后的SoC定义和特性测试数据，建立了电池参数模型，并得到了充、放电下的电池参数。基于得到的电池模型，使用SR-UKF算法估计了NCR18650A电池的SoC。论文主要工作包括: 第一，设计并搭建了电池测试系统，完成了电池容量、特性和模拟工况测试。提出从大量数据中高效、准确提取电池特性参数的方法。综合考虑数据处理时间和测试精度，当电压采样频率为10Hz时，可精确地从电池的零状态响应中测量到电池的欧姆压降。 第二，考虑电池的充放电倍率、温度、循环次数和充放电效率，修正了电池SoC的定义。实验结果表明，修正SoC定义计量精确，可用于变工况下的动态安时计量。 第三，建立了电池等效电路离散模型，并完成了参数识别。在电池的电势特性的分析中，考虑电池的滞回特性和静置时长对EMF测量误差的影响。对于电池的超电势特性，研究了不同SoC下的电池的欧姆内阻和极化情况。 第四，基于平方根无迹卡尔曼滤波算法对电池SoC进行估计，验证本文估计方法的有效性，结果精度较高，具有较高的鲁棒性，能有效降低初值偏差的影响。 本文设计了电池测试系统，基于搭建的测试系统，完成了三元锂电池NCR18650A的电池性能测试，建立了基于等效电路的电池模型，使用SR-UKF滤波算法对SoC进行估计，解决了目前电池SoC估计中存在的一些共性问题，该项研究具有重要的应用价值。 |
| 作者： | 郑英东 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 胡平;高仁璟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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