MH/Ni动力电池SOC估算方法研究及实现

摘要

随着低碳环保概念的逐步深入人心,发展无污染工业已是一种趋势,混合动力汽车就是其中一个可持续发展领域。电池管理系统关系到电动车辆的实用性和市场化,是电动汽车的一个关键技术。其中,电池荷电状态(State Of Charge, SOC)预测是电池管理系统的最重要功能之一,要求能够实时、在线、准确估算。因此,研究能够快速、准确估算SOC的方法,对于电池的正常使用及车辆的安全行驶具有非常重要的作用,意义重大。本文主要研究镍氢动力电池SOC估算方法及其实现。
　　本文在大量充放电试验的基础上,详细分析了电池的充放电工作特性,通过研究电池的外特性,了解电池的端电压、电流、充放电效率等因素对SOC估算的影响,为研究电池模型及SOC估算算法提供了依据。
　　本文将电池的工作状态分为充电、充电后停歇、放电、放电后停歇四个阶段,以传统的 Thevenin模型为参考,建立相应的二阶等效电路模型,并通过相应的电压跟随监测实验验证了模型的可靠性。在此多态 MH/Ni动力电池模型的基础上,结合对SOC估算影响因素的分析及目前常用的SOC估算方法优缺点的衡量,采用了适用于非线性系统的扩展卡尔曼滤波法对电池的SOC进行预测,并适当地融入了开路电压法和安时法。电池的不同阶段采用不同的算法,综合了多个算法的优点,有利于提高SOC的预测精度,为镍氢电池SOC估算方法提供参考。
　　本文设计并实现了一个电池管理实验系统,采用一种可堆叠式架构的动力电池管理系统,阐述了系统的总体思想及各个模块的实现。该试验系统能够实现电池状态的判断、数据采集、数据通信、SOC估算、液晶显示和故障报警等功能,达到了实时、在线、准确测量电池电压、电流、温度和估算SOC的要求。本系统的试验结果表明,扩展卡尔曼滤波算法运用在多态 MH/Ni动力电池模型上,对电池SOC估算是有效的,精度能够满足预期要求。
　　在混合动力汽车MH/Ni动力电池SOC估算及其管理技术的理论和实践研究中,本文取得了一定进展,对今后的研究具有一定的参考价值。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1电动汽车及电池管理系统概述

1.2 研究背景与研究现状

1.3 本文的主要研究内容与结构

1.4 本章小结

第2章 MH/Ni动力电池基本特性测试与研究

2.1 MH/Ni电池结构及工作原理

2.2 MH/Ni电池的基本性能参数

2.3 MH/Ni电池的放电特性

2.4 MH/Ni电池的充电特性

2.5 本章小结

第3章 MH/Ni动力电池模型的建立

3.1 电池模型概述

3.2 多态MH/Ni动力电池模型

3.3 模型参数的获取

3.4 模型实验分析

3.5 本章小结

第4章 MH/Ni动力电池SOC估算策略研究

4.1 电池SOC的定义及影响电池SOC的因素

4.2 常用SOC估算方法简介

4.3 基于扩展卡尔曼滤波的SOC预测方法

4.4 本章小结

第5章 电池管理实验系统设计与实验结果

5.1 实验系统总体设计

5.2 模块电路设计

5.3 系统通信接口设计

5.4 工作模式设计

5.5 实验结果

5.6 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表学术论文及参与科研项目