太阳能游览船电池组SOC估算及续航里程研究

摘要

随着社会经济的发展以及人民生活水平的不断提高，国家出台了许多促进旅游投资和消费的政策措施，带动了旅游业的蓬勃发展，水上旅游也受到越来越多的青睐。太阳能电动游览船采用太阳能清洁能源、锂电池组以及电力推进技术，既满足了景区对环保的要求，又为乘客提供一个舒适的环境。
　　动力电池组作为太阳能游览船的能量来源，是船舶动力系统的重要组成部分。电池SOC（State Of Charge）是电池性能的主要参数，它对提高电池能量利用率、延长电池的使用寿命、增加电动船舶的航行里程具有重要作用。续航里程是电动船舶的重要性能指标，对于船舶的安全稳定运行也具有重要意义。
　　因此，在相关课题的支持下，以能量角度定义SOC为基础，研究电池组SOC的估算和基于能量守恒的续航里程预测，并研发基于Delphi7的电池组SOC及续航里程的远程监控与显示系统。本文的主要工作如下：
　　1、分析比较不同电池SOC的定义以及电池SOC估算方法优缺点，结合新能源船舶电力系统的特点以及SOC影响因素的分析，改进SOC数学表达式；分析电池的结构、工作原理以及电池的充放电特性，建立电池的等效电路模型，运用递推最小二乘法辨识模型参数，为SOC的估算奠定基础。
　　2、研究游船电池组SOC的估算方法。根据建立的模型，结合SOC数学表达式，建立扩展卡尔曼滤波法的状态空间方程，在Matlab/Simulink环境下搭建SOC估算仿真平台，采用恒流工况与变电流工况验证算法的精度。
　　3、分析船舶能量平衡关系，建立船舶能量计算模型，搭建船舶电力推进系统仿真平台，进行等速工况的续航里程预测仿真，结合实船运行验证能量计算模型的精度。
　　4、电池信息和续航里程的远程监控与显示实现。基于Delphi7搭建监控中心界面并实现SOC估算算法的程序编译，通过SQL Server2005数据库存储数据，研发太阳能游览船远程监控系统。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 太阳能游览船电力系统概述

1.3 SOC定义及其国内外研究现状

1.4 续航里程国内外研究现状

1.5 课题研究的主要内容

第2章 动力电池的特性分析及模型的建立

2.1 引言

2.2 动力电池概述

2.3 磷酸铁锂电池充放电特性分析

2.4 SOC影响因素及其修正

2.5 磷酸铁锂电池建模

2.6 本章小结

第3章 太阳能游览船电池组SOC估算

3.1 引言

3.2 卡尔曼滤波

3.3 基于EKF的电池组SOC估算

3.4 实验验证与分析

3.5 本章小结

第4章 游览船续航里程的预测

4.1 引言

4.2 游览船能量平衡分析

4.3 游览船能量计算模型的建立

4.4 基于电力推进系统的续航里程仿真

4.5 实船运行数据分析

4.6 本章小结

第5章 基于远程监控系统实现游览船电池组SOC及续航里程监控

5.1 引言

5.2 远程监控系统的功能与架构

5.3 远程监控系统开发

5.4 基于Delphi实现SOC和续航里程的估算

5.5 实船验证

5.6 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 展望

致谢

参考文献

在学期间科研成果情况