混合動力汽車車載電池SOC算法的研究

【摘要】：動力電池及其管理系統(tǒng)是混合動力汽車產業(yè)化發(fā)展的關鍵技術之一，電池荷電狀態(tài)（State of Charge，簡稱SOC）的估算則是電池管理系統(tǒng)中的重要技術。同時電池的SOC值也是發(fā)動機和電機動力分配的一個重要參數，因此SOC估算的精確性直接影響著混合動力汽車的整車性能。 論文以業(yè)內前景看好的車載磷酸鐵鋰動力電池作為研究對象，分別從電池的特性試驗，電池的等效電路參數識別，電池SOC算法的提出以及SOC算法的離線仿真進行了研究。 首先，論文介紹了電池荷電狀態(tài)的定義以及常用的電池SOC算法，并分析了影響SOC的各種因素。然后通過進行大量的電池試驗研究了磷酸鐵鋰電池的工作原理及其充放電特性。在此基礎上給出了電池組的SOC定義和算法，并選擇了磷酸鐵鋰電池合適的等效電路模型，并給出了模型參數的識別方法。之后對比分析了目前的SOC算法，將卡爾曼濾波法作為基礎，考慮到電池內部反應呈非線性關系，提出了建立在LPV系統(tǒng)（Linear Parameter Varying System）上并結合安時計量法的的卡爾曼濾波算法。最后根據混合動力汽車中電池組模塊的使用情況在Matlab/Simulink中建立蓄電池SOC算法的仿真模型，嵌入整車模型中進行性能仿真，SOC的仿真結果驗證了文中提出的以LPV系統(tǒng)為基礎的卡爾曼濾波算法的可行性和精確性。 【關鍵詞】：混合動力汽車 磷酸鐵鋰電池 SOC算法 LPV系統(tǒng)
【學位授予單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景8-10
• 1.1.1 混合動力汽車概述8-9
• 1.1.2 發(fā)展中存在的問題9-10
• 1.2 汽車動力電池的研究意義及現狀10-12
• 1.2.1 電能儲能裝置10-11
• 1.2.2 動力電池的發(fā)展現狀11-12
• 1.3 SOC 算法的研究意義12-14
• 1.3.1 電池管理系統(tǒng)概述12-13
• 1.3.2 SOC 算法在整車及電池管理系中的作用13-14
• 1.4 論文的主要研究內容14-15
• 第二章 電池 SOC 的算法及等效電路模型15-26
• 2.1 電池 SOC 的定義及影響因素15-18
• 2.1.1 電池荷電狀態(tài) SOC 的定義15-16
• 2.1.2 電池 SOC 的影響因素16-18
• 2.2 常用的電池 SOC 算法18-21
• 2.3 典型的電池等效電路模型21-24
• 2.4 SOC 算法的提出24-25
• 2.5 本章小結25-26
• 第三章 磷酸鐵鋰電池特性試驗26-43
• 3.1 磷酸鐵鋰電池介紹26-27
• 3.2 電池特性試驗平臺27-30
• 3.3 磷酸鐵鋰電池的特性30-38
• 3.3.1 電池恒流充放電特性30-31
• 3.3.2 電池開路電壓與 SOC 的關系31-34
• 3.3.3 電池庫侖效率特性34-36
• 3.3.4 不同放電倍率下電池的放電特性36
• 3.3.5 電池的溫度特性36-38
• 3.4 電池組的 SOC 估算38-42
• 3.4.1 電池組試驗39-40
• 3.4.2 電池組 SOC 定義40-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第四章 基于 LPV 卡爾曼濾波的 SOC 算法43-52
• 4.1 卡爾曼濾波算法43-47
• 4.1.1 標準卡爾曼濾波算法43-46
• 4.1.2 推廣卡爾曼濾波算法46-47
• 4.2 基于 LPV 系統(tǒng)的卡爾曼濾波算法47-48
• 4.3 基于 LPV 系統(tǒng)的蓄電池模型48-51
• 4.4 本章總結51-52
• 第五章 鐵鋰電池的 SOC 估算模型及仿真52-73
• 5.1 等效電路的離散化52-53
• 5.2 等效電路的參數識別53-57
• 5.3 SOC 影響因素的考慮57-58
• 5.4 鐵鋰電池的仿真模型58-65
• 5.4.1 電池開路電壓和內阻計算模塊58-59
• 5.4.2 電池負載電流計算模塊59
• 5.4.3 電池功率計算模塊59-61
• 5.4.4 電池 SOC 估算模塊61-62
• 5.4.5 電池溫度模塊62-65
• 5.4.6 電池 SOC 總成模塊65
• 5.5 電池模型的驗證與仿真65-71
• 5.5.1 恒流放電工況66-67
• 5.5.2 變電流放電工況67-68
• 5.5.3 電池模型的整車仿真68-71
• 5.6 本章小結71-73
• 第六章 全文總結與展望73-75
• 6.1 全文總結73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-76

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