电动汽车用锂离子电池SOC估算方法研究

摘要

近年来随着全球气候、能源与环境等问题逐渐凸显,电动汽车以其低污染、噪声低、能源效率高、结构简单、使用维修方便等优势成为汽车工业研究热点。作为电动汽车的动力来源,锂离子电池以其能量密度高、小型轻量和高输出功率等优点逐渐成为首选,锂离子电池荷电状态(state of charge, SOC)估计一直是电池研究的重点和难点。本研究以电动汽车用锂离子电池为研究对象,结合锂离子电池在实际工况下的特性,对锂离子电池建模方法和SOC估计算法进行了较深入研究。
　　首先介绍了电动汽车用锂离子电池组成、制作工艺、结构以及工作原理,并对锂离子电池的主要性能参数做出针对性的研究,同时采用自行开发的锂离子电池测试系统,进行相关电池参数的实验测试。基于经典的电池模型的分析,并结合电池在实际工况下的特性,本文决定采用PNGV改进模型对电动汽车用锂离子电池进行建模,借助对电池放电曲线及恢复曲线的分析,运用最小二乘法完成对模型参数的辨识,并采用MATLAB/SIMULINK仿真模块,实现了所建立模型准确性的验证。
　　然后综合分析经典SOC估算方法,基于PNGV改进模型,利用扩展Kalman滤波算法,结合安时积分法实现对锂离子电池系统空间状态的建模,借助开路电压法对锂离子电池荷电状态初始值的预估计,运用扩展Kalman滤波算法的迭代运算,完成对锂离子电池SOC估计。
　　最后通过MATLAB仿真和电池充放电实验数据对比可知,PNGV改进模型所模拟的电池特性非常接近真实情况,基于PNGV改进模型的SOC估算方法运用于锂离子电池荷电状态估计是准确合理的。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 电动汽车的发展现状

1.3 电动汽车用动力电池介绍

1.4 锂离子电池SOC估算

1.5 课题来源和研究内容

第二章 电动汽车用锂离子电池

2.1 锂离子电池发展史

2.2 锂离子电池的组成

2.3 锂离子电池的制造工艺

2.4 锂离子电池工作原理

2.5 锂离子电池的主要性能参数

2.6 锂离子电池测试系统

2.7 本章小结

第三章 电动汽车用锂离子电池的建模

3.1锂离子电池建模的意义

3.2 等效电路模型概述

3.3锂离子电池建模与模型参数辨识

3.4本章小结

第四章 电动汽车用锂离子电池SOC估计

4.1电池SOC估计的意义

4.2 锂离子电池SOC方法

4.3基于扩展Kalman算法锂离子电池SOC估计

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况