电动汽车动力电池剩余电量SOC的研究

摘要

化石能源的短缺与越来越严重的环境问题使得人们不得不从事新能源交通工具的探索开发，由此电动汽车技术已得到了迅猛的发展。在电动汽车中，动力电池的剩余电量是影响电动汽车的续驶罩程和行驶性能的主要因素，也是电池管理系统的重点和难点之一，因此准确的估计电池的剩余电量，可以提高电池的能量效率，延长电池的使用寿命，从而保证电动汽车更好的行驶。
　　 电池的荷电状态用SOC来表示，即:StateofCharge。对电动汽车动力电池剩余电量的准确估算是电动汽车技术的关键技术。本文分析了锂电池的工作原理、充放电特性、影响电池SOC的因素，研究了国内外先进的算法，针对目前电动汽车动力电池剩余电量估算存在的缺点和不足，充分考虑到温度、电池老化程度以及电池容量对电池SOC的影响，提出了自己新的优化算法。
　　 传统的安时计量法的缺点是无法估计电池的初始剩余电量，并且由于电流测量精度的原因会导致累积误差。因此本文在传统的安时计量法原有研究的基础上结合丌路电压法、Peukert方程Kalman滤波法和模糊控制理论来估计电池的荷电状态，优化电动汽车动力电池SOC的估算结果。同时还选取磷酸铁锂电池作为研究对象，模拟电动汽车动力电池组进行实验研究，证明了新算法的可行性和有效性;利用Matlab软件对新算法进行仿真，同丌路电压法、安时计量法的估算结果进行对比分析;再将仿真结果与实验结果对比，可以看出新的优化算法较其它的算法，更加接近实验结果，在估算精度上有了很大的改善和提高，该论文提出的新的优化算法具有一定的创新，并且简单易行，能够很好的完成电动汽车动力电池SOC估算的以及电量校正。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 电动汽车技术研究的背景

1．2 电动汽车动力电池剩余电量的定义

1．3 电动汽车动力电池SOC国内外的研究现状

1．4 论文的研究内容

第二章 锂离子电池的性能分析研究

2．1 锂离子电池简介

2．2 锂离子电池的优缺点

2．3 锂离子电池相关的性能参数

2．3．1 电池容量的概念

2．3．2 电压的概念

2．3．3 电池循环寿命的概念

2．3．4 电池充放电效率的概念

2．3．5 库伦效率的概念

2．3．6 电池的自放电现象

2．3．7 电池健康程度

2．4 锂离子电池的种类

2．4．1 镍锂电池

2．4．2 镍镉电池

2．4．3 镍钴锂电池

2．4．4 磷酸铁锂电池

2．5 磷酸铁锂电池工作原理的分析

2．5．1 磷酸铁锂电池的物理特性

2．5．2 磷酸铁锂电池的化学特性

2．6 影响电池SOC估算的因素

2．6．1 电池充放电电流的大小

2．6．2 电池的自放电因素

2．6．3 温度因素

2．6．4 终止电压

2．6．5 老化

2．7 小结

第三章 锂离子电池SOC预测方法详解

3．1 安时计量法

3．2 开路电压法

3．3 内阻法

3．4 放电试验方法

3．5 神经网络法

3．6 卡尔曼滤波法

3．7 模糊控制理论法

3．8 小结

第四章 基于改进的Ah计量法的优化算法

4．1 传统的Ah计量法

4．2 本文提出的SOC优化算法

4．2．1 电池初始电量SOC0的测量

4．2．2 利用Kalman滤波法对SOC0优化

4．2．3 Peukert方程介绍

4．2．4 优化库伦效率

4．2．5 修正电池容量

4．3 小结

第五章 Matlab仿真与实验分析研究

5．1 利用Matlab进行仿真

5．2 实验验证

5．3．小结

第六章 总结与展望

6．1 对研究结果的总结

6．2 对未来研究工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果

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