基于远程监控系统的纯电动汽车锂离子电池SOC估算算法研究

【摘要】：随着电动汽车的发展，车用动力电池作为影响整车性能的关键部件之一受到企业的重视。锂离子电池由于比能量和比功率较高，而被广泛应用在纯电动汽车中，电池剩余电量的估算已成为电池管理系统的重要部分。目前，电池的剩余电量用电池荷电状态SOC(State of Charge)表示。 本课题来源于吉林省高新电动汽车有限公司项目“纯电动客车远程监控系统开发及电池故障诊断技术研究”，为了满足国家法规对新能源汽车的要求，保证纯电动汽车安全可靠的运行，需要对电池的荷电状态SOC进行精确估算与显示，吉林大学承担电池荷电状态估算与远程监控系统开发工作。本文以公司生产的CCQ6750EV1纯电动公交客车的车载电池（中航锂电180Ah磷酸铁锂电池）为研究对象，进行电池荷电状态（SOC）的估算研究。 现有的纯电动公交客车的电池管理系统采用安时积分法估算SOC。通过实车工况发现，现有的估算方法在SOC估算精度上存在较大的误差。本文对电池荷电状态的估算进行研究，选取合适的算法来提高电池荷电状态的估算精度，并搭建远程监控系统实现电池SOC的远程监控与显示。 本文的主要研究内容为： 1.选取中航锂电180Ah磷酸铁锂电池为研究对象，对锂离子电池进行容量特性试验；分析温度和放电倍率对电池额定容量的影响，得到额定容量的影响因子；对安时积分法的SOC表达式修正，得到新的SOC表达式。 2.综合分析各种电池模型，选取PNGV模型作为电池估算模型，建立PNGV的Simulink模型；进行不同温度下的HPPC脉冲试验；利用多元线性回归原理对模型参数识别，获得各参数与温度、SOC的关系；搭建电池仿真模型，采用不同工况对模型精度验证。 3.将自适应算法加入到EKF算法中，建立基于AEKF算法的SOC状态空间方程，利用MATLAB编写SOC估算程序；采用不同工况来验证AEKF算法估算SOC的精度及算法收敛性。 4.搭建纯电动汽车远程监控系统，实现电池信息的远程监控与显示。基于组态王软件搭建监控中心界面，在MATLAB环境下编译基于AEKF算法的SOC估算程序；通过DDE技术实现组态王与MATLAB的数据通讯，实现电池SOC的远程监控。 【关键词】：电池的荷电状态 电池模型 自适应算法 EKF算法 远程监控系统
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 课题来源与意义10
• 1.2 研究现状10-21
• 1.2.1 动力电池的发展及应用现状10-13
• 1.2.2 SOC 估算方法的研究现状13-18
• 1.2.3 电池模型的研究现状18-21
• 1.3 论文的主要内容21-24
• 第2章 锂离子电池特性分析24-36
• 2.1 锂离子电池结构及工作原理24-25
• 2.2 锂离子电池充放电特性分析25-28
• 2.2.1 电池充放电试验平台25-27
• 2.2.2 电池充放电特性分析27-28
• 2.3 荷电状态 SOC 的定义28-30
• 2.4 容量的影响因素30-35
• 2.4.1 放电倍率因素30-32
• 2.4.2 温度因素32-35
• 2.4.3 循环寿命因素35
• 2.4.4 自放电因素35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 锂离子电池模型分析36-52
• 3.1 锂离子电池模型的选取36-37
• 3.2 电池模型参数识别37-47
• 3.2.1 模型参数识别试验38-40
• 3.2.2 开路电压的获取40-42
• 3.2.3 电池其他参数的识别42-47
• 3.3 电池模型的仿真及试验验证47-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 基于 AEKF 算法的锂电池 SOC 估算52-64
• 4.1 EKF 算法的滤波过程52-55
• 4.2 基于 AEKF 算法估算 SOC55-59
• 4.2.1 自适应原理55-56
• 4.2.2 SOC 估算的状态空间方程56-58
• 4.2.3 基于 AEKF 算法的 SOC 递推计算58-59
• 4.3 估算结果的试验验证59-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第5章 基于远程监控系统实现 SOC 远程监控64-76
• 5.1 远程监控系统整体架构64-67
• 5.2 基于 DDE 技术实现电池 SOC 的远程估算67-73
• 5.2.1 组态王与 MATLAB 的 DDE 通讯68-69
• 5.2.2 基于 DDE 技术的 SOC 估算69-71
• 5.2.3 电池 SOC 远程估算与显示71-73
• 5.3 SOC 估算结果的实车验证73-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 全文总结与展望76-78
• 6.1 全文总结76-77
• 6.2 工作展望77-78
• 参考文献78-82
• 作者简介82-84
• 致谢84

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