锂离子电池组SOC估计方法及其应用研究

摘要

面对当前社会的能源、环境问题，节能减排及新能源的开发利用已经成为国际工业发展的整体思路。锂离子电池由于污染小、比能量高、比功率高和循环寿命长等特点，在新能源领域得到广泛的应用。荷电状态(State of Charge，简称SOC)估计的准确与否对电池性能发挥和使用具有重要的意义。科学有效的SOC估计方法已成为提高锂离子电池使用效能的关键技术之一。本文以锂离子电池为研究对象，针对现有SOC估计存在的问题，结合相关理论提出改进方法，解决了工程实际中存在的一些问题。
　　本研究主要内容包括：⑴首先详细分析了锂离子电池的工作原理、基本性能、充放电特性和SOC定义。然后，针对锂离子电池的特性，结合传统开路电压法存在的问题，根据试验数据总结出SOC与开路电压、静置时间的关系，以此为基础建立了修正的开路电压法估计模型；依据试验数据，对放电倍率、温度、循环次数等影响SOC估计的因素进行研究，对安时积分法进行修正，建立修正的安时积分法估计模型。⑵分析了当前电池组SOC定义的局限性，并考虑电池组的结构和单体电池的差异性，明确电池组SOC定义。在本文电池组SOC定义的基础上，提出基于结构逻辑树的电池组SOC估算模型，利用结构逻辑树描述电池组各单体电池之间的逻辑关系，并基于结构逻辑树的运算规则，实现电池组SOC的快速估算。⑶为了验证本文提出SOC估计方法的有效性，将本文研究方法应用于便携式模组化光伏电源系统的SOC估计，并结合应用实例，验证了该方法的有效性和实用性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 SOC估计方法的选择

1.4 本文的主要内容及结构安排

第二章 锂离子电池及SOC估计研究

2.1 锂离子电池

2.2 基于修正开路电压法的SOC估计

2.3 基于修正安时积分法的SOC估计

2.4 本章小结

第三章 基于结构逻辑树的电池组SOC估算

3.1 电池组SOC定义

3.2 结构逻辑树

3.3 基于结构逻辑树的电池组SOC估算示例分析

3.4 本章小结

第四章 单兵便携式模组化光伏电源系统SOC在线估计

4.1 单兵便携式模组化光伏电源系统

4.2 单体电池实验验证

4.3 电源系统SOC估计实例

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文的主要贡献

5.2 进一步的研究展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果