纯电动汽车用磷酸铁锂电池SOC估算的研究

【摘要】：随着能源和环保问题的日益突出,电动汽车以其零排放越来越受到世界各国的广泛关注。电池管理系统是电动汽车发展的关键技术之一,而准确的估算出电池的SOC(State of Charge)便成为电池管理系统良好运行的前提和关键。本文在研究电池等效电路模型及其参数辨识的基础上,致力于纯电动汽车用磷酸铁锂电池SOC估算的研究。 文章首先简单介绍了选题背景,介绍了国内外电动汽车的发展状况,介绍了SOC的定义并列举了目前常用的SOC估算方法；之后,综述了本论文的重点研究内容。 接着,对磷酸铁锂电池的发展史、结构以及工作原理作了简单介绍,指出了磷酸铁锂电池是目前较为理想的电动汽车用动力电池；综述了几种常用的电池等效电路模型,并从电池电化学角度出发,对Thevenin等效电路模型进行了改进,作为本文所采用的磷酸铁锂电池等效电路模型。 然后,介绍了实验室测得磷酸铁锂电池EOC与SOC的关系的实验方法和步骤；利用电路分析的方法得到电池等效电路模型参数的计算公式,并通过脉冲实验得到电池等效电路模型的参数,验证了所用模型的准确性和有效性,以便对参数有种感性的认识；利用渐消记忆的递推最小二乘法对模型参数进行在线辨识； 接着,利用实验得到的EOC与SOC的函数关系作为卡尔曼滤波的数学模型；利用卡尔曼滤波算法来计算电池SOC的初始值,仿真结果与实验结果相比较可知,该方法能有效的估算电池初始SOC值,并且精度相对较高,为提高在线估算电池SOC的精度提供了铺垫； 最后,采用参数辨识与卡尔曼滤波的联合算法(先进行参数辨识,再将辨识的结果应用到SOC估算中)来对磷酸铁锂电池进行SOC估算,将该方法与安时计量法、常参数下的卡尔曼滤波法进行比较,仿真结果表明该算法可以大大提高SOC的估算精度。 【关键词】：电荷状态 电池模型 参数辨识 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.72;TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 纯电动汽车的现状与发展12-13
• 1.1.1 国内电动汽车的发展12
• 1.1.2 国外电动汽车的发展12-13
• 1.2 纯电动汽车电池的发展13-14
• 1.3 SOC的定义14
• 1.4 现有SOC估算方法14-16
• 1.4.1 电流积分法15
• 1.4.2 开路电压法15
• 1.4.3 神经网络法15-16
• 1.4.4 电池等效电路模型法16
• 1.4.5 卡尔曼滤波法16
• 1.5 课题的研究内容16-18
• 第2章 磷酸铁锂电池及其SOC估算方法18-29
• 2.1 磷酸铁锂电池18-23
• 2.1.1 磷酸铁锂电池发展史18
• 2.1.2 磷酸铁锂电池结构18-19
• 2.1.3 磷酸铁锂电池工作原理19-21
• 2.1.4 磷酸铁锂电池优缺点及其主要性能21-22
• 2.1.5 相关术语22-23
• 2.1.6 影响电池容量的因素23
• 2.2 针对磷酸铁锂电池的SOC估算方法23-28
• 2.2.1 充放电效率的影响25-27
• 2.2.2 温度的影响27-28
• 2.2.3 自放电及老化因素28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 电池模型及模型参数实验研究29-42
• 3.1 电池模型概述29-32
• 3.1.1 简单模型29-30
• 3.1.2 Thevenin模型30
• 3.1.3 四阶动态模型30-31
• 3.1.4 PNGV模型31
• 3.1.5 改进的Thevenin模型31-32
• 3.2 E_(OC)与SOC关系曲线的实验室测量方案32-35
• 3.2.1 磷酸铁锂电池放电实验32-34
• 3.2.2 磷酸铁锂电池充电实验34-35
• 3.3 电池模型参数的实验室测量方案35-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 磷酸铁锂电池模型参数辨识方法42-50
• 4.1 渐消记忆递推最小二乘算法42-46
• 4.1.1 最小二乘一次完成算法42-44
• 4.1.2 递推最小二乘算法44-45
• 4.1.3 渐消记忆递推最小二乘法原理45-46
• 4.2 被辨识系统的数学模型46-47
• 4.3 基于RLS_RFF电池参数辨识仿真47-49
• 4.3.1 电池模型参数辨识步骤47-48
• 4.3.2 辨识结果48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 磷酸铁锂电池SOC估算策略50-59
• 5.1 推广卡尔曼滤波50-52
• 5.2 基于EKF的磷酸铁锂电池的SOC估算52-56
• 5.2.1 SOC估算方法52-54
• 5.2.2 SOC(0)的估算方法54-55
• 5.2.3 EKF估算电池SOC55-56
• 5.3 参数辨识与SOC联合估算56-58
• 5.3.1 算法原理56-57
• 5.3.2 算法仿真57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第6章 在线估算磷酸铁锂电池SOC实验59-64
• 6.1 实验系统介绍59-60
• 6.2 系统软设计及实验结果60-64
• 结论与展望64-66
• 攻读学位期间发表的学术论文66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录1 DSP最小系统原理图及PCB图71-73
• 附录2 实验板原理图及PCB图73-74

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

混合动力汽车电池模型辨识及SOC估计方法研究    田甜

电动汽车电池测试系统    王子敬

基于人工免疫粒子滤波的纯电动汽车锂电池SOC估计研究    常海涛

电动汽车SOC估计方法原理与应用    林成涛,王军平,陈全世

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展    黄学杰

纯电动汽车用锂离子电池SOC估算方案的研究    刘浩;谢桦;姜久春;张维戈;

电动汽车用聚合物锂离子蓄电池充放电性能    高玉京;陈全世;林成涛;江发潮;夏士良;

电动汽车用磷酸铁锂离子电池的PNGV模型分析    张宾;郭连兑;李宏义;陈全世;崔忠彬;

磷酸铁锂电池SOC估算方法研究    时玮;姜久春;李索宇;贾容达;

新型磷酸铁锂动力电池    方佩敏;

电动汽车用动力电池组SOC的神经网络估计    邱纲;陈勇;

电动汽车SOC估计算法与电池管理系统的研究    黄文华;韩晓东;陈全世;林成涛;

电动汽车用电池SOC定义与检测方法    麻友良,陈全世,齐占宁

电动汽车用镍氢电池模型参数辨识和SOC估算研究    李超

电动汽车磷酸铁锂电池管理系统的研究    张小东

基于ADVISOR的电动汽车性能仿真研究    刘灵芝;

钛白副产硫酸亚铁制备铁系超细材料的研究进展    谭婷婷;张淑珍;赵业军;

混合动力电动汽车的建模与仿真研究    肖平;

磷酸铁锂电池模型参数辨识与SOC估算    侯幽明;陈其工;江明;

混合动力技术与未来汽车的发展    徐小东;张炳力;

混合动力电动汽车用电机及驱动控制器的电磁兼容设计    韩利;温旭辉;曾莉莉;

锂离子电池管理系统研究    刘灵芝;

水平铅酸电池的实验研究与性能分析    何士娟,张承宁,彭连云,孙逢春,谭建

混合动力电动汽车技术发展与现状    何洪文,祝嘉光,李剑

电驱动车辆双电机协调控制研究    李巍,张承宁

基于系统辨识液压变量泵的效率模型研究    李翔晟;

贯彻“汽车新政”加快安徽电动汽车工业的发展    张炳力;赵韩;

GIS在电动汽车充换电设施建设运行中的应用    谢添卉;李武峰;柏德胜;崔宇;罗小英;

动力电池SOC预估方法研究进展    杜涛;李爱魁;马军;刘飞;

神经网络BP PID在电动车能量回收技术中的运用    安强;

机动车尾气污染与江南网页版登录入口官网下载     裴琨;

电动汽车上电机的选用    刘子豪;

基于模型辨识的汽油发动机空燃比瞬态控制研究    陈林林;魏民祥;

A New Method based on RBFNN in SOC Estimation of HEV Battery    

ADVISOR仿真软件及其在电动汽车仿真中的应用    张云;张承慧;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

基于混合系统理论的混合动力客车控制策略和参数优化研究    尹安东

HEV锂离子电池组管理关键技术研究    吴铁洲

混合动力汽车双机械端口电机及其控制系统研究    庞珽

气动燃油混合动力车混合效能分析及其电控气动发动机的研究    陈平录

基于FlexRay总线的线控转向系统双电机控制方法研究    何磊

面向产品工程化的混合动力客车设计方法研究    杨钫

电动轮汽车制动集成控制策略与复合ABS控制研究    王吉

微网谐波振及电压暂降的评估与控制    雷之力

数控机床双轴同步控制技术研究    何王勇

基于SOC估计算法的电动汽车充电器设计    余熠

锂离子电池组智能管理系统研究    赵庆川

电动单轨吊动力锂电池组智能管理系统的研究    赵平强

基于Hopfield神经网络控制系统的研究    陈少华

串联动力蓄电池均衡充电技术的研究    林俊

锂离子动力电池管理系统的研究与实现    黎继刚

聚合反应釜内温度建模与在线校正策略的研究    于兴高

混合动力电动汽车电机驱动控制研究    杨崔

纯电动车电池组管理系统的研究    庄益诗

MgMn双元素掺杂改性LiFePO_4的研究    邱素芬

磷酸铁锂电池模型参数辨识与SOC估算    侯幽明;陈其工;江明;

辅助混合动力电动汽车技术研究(Ⅶ)——混合动力电动汽车电池荷电状态估计    张彦琴;周大森;

三种插值方法的应用与比较    张丽娟;

基于模糊神经网络的电池剩余电量计算模型    李革臣;江海;王海英;

从EVS17看国际电动车及动力电池发展趋势    杨毅夫

电动汽车SOC估计方法原理与应用    林成涛,王军平,陈全世

混合动力汽车用MH/Ni电池的建模    胡运飞;廖承林;王丽芳;

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展    黄学杰

动力电池进展    胡信国;

纯电动汽车用锂离子电池SOC估算方案的研究    刘浩;谢桦;姜久春;张维戈;

锂离子电池材料的相关研究    丁宁

纯电动汽车能量管理关键技术问题的研究    石庆升

纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究    李哲

纯电动大巴磷酸铁锂动力电池监测与SOC估计    陈洪图

电动汽车驱动系统试验平台的控制研究    杨兴辉

电动汽车用动力电池电量估计算法研究及硬件实现    赵洪辉

基于卡尔曼滤波的动力电池组SOC精确估计    徐杰

电动汽车用锂离子电池荷电状态估计算法的研究    夏晴

电动车用锂离子电池组的监测与SOC估算研究    李秀亮

电动汽车用磷酸铁锂电池建模及剩余电量估计    刘吉良

带观测噪声系统参数估计新方法和新算法    杜洪越

人工免疫算法及其在优化问题中的应用研究    靳宗信

基于小波—粒子滤波算法的股票价格预测研究    胡艺博

基于水平铅布电池的模块化电池管理系统的设计和研究    石庆升,张承慧

变电流下的电池荷电状态定义方法探讨    麻友良,陈全世,朱元

电动车用MH/Ni电池的充放电特性    李海晨,田光宇,赵立安,齐占宁

EV用MH/Ni电池的研究    毛立彩,吴锋,石印洲,杨林

电动汽车SOC估计方法原理与应用    林成涛,王军平,陈全世

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展    黄学杰

电动车用MH-Ni电池温度特性研究    范美强,廖维林,吴伯荣,陈晖,简旭宇

电动车用MH-Ni电池SOC模型的研究    陆勇;方杰;

电动汽车用LiFePO_4锂离子电池安全性分析    王治华;殷承良;

电动汽车用动力锂离子电池的电压特性    张宾;郭连兑;崔忠彬;谢永才;陈全世;

蓄电池智能管理系统    罗光毅

电动汽车智能电池系统的研究    张金灵

耐住寂寞 金马腾飞——专访金马能源科技有限公司总经理王汉杰    丁玲;

新型磷酸铁锂动力电池    方佩敏;

斯特兰携手风投 加大力量发展动力锂电池    

磷酸铁锂材料在动力锂离子电池中的应用    杨凯;刘兴江;

磷酸铁锂电池低温性能的研究    谢晓华;张建;李佳;刘浩涵;夏保佳;

动力电池用正极材料磷酸铁锂的研究进展    侯贤华;胡社军;彭薇;

新型全自动氮气推板炉在磷酸铁锂烧结中的应用    黄晨;李柳芽;

扣式Li-LiFePO_4蓄电池的研制    刘金成,周震涛

金属氧化物掺杂改善LiFePO_4电化学性能    唐致远;焦延峰;陈玉红;刘元刚;李昌盛;阳晓霞;

锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究现状及展望    钟胜奎;王健;肖新和;李伟;

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的钒掺杂改性研究    张俊喜;许明玉;颜立成;杨希;周同;顾志浩;

绿色环保电池的心脏——磷酸铁锂电池专利世界申请状况及分析    李淑芝;曾心茁;刘可迅;王峰;

动力磷酸铁锂电池组充电管理电路的设计研究    郭志俊;

磷酸铁锂电池在移动通信系统中的应用研究    康彩云;张乐;张方建;张瑜;

通信用磷酸铁锂电池的节能减排应用    李志华;唐志雄;

电动车用磷酸铁锂动力电池    陈其安;

柠檬酸螯合法制备磷酸铁锂    文嘉杰;郭孝东;钟本和;

磷酸铁锂/聚苯胺复合正极材料的电化学行为    龚春丽;邓立;周兴平;解孝林;廖永贵;

纳米磷酸铁锂的赝电容行为和嵌锂行为    王永刚;夏永姚;

Rare Earth Element Aliovalent Doping Substitution and Electrochemical Performance of LiFe_(1-x)Nd_xPO_4    张丽;

磷酸铁锂电池及其专利之争    美国专利律师 蔡茫茫　本报驻美国记者 毛黎 供稿

磷酸铁锂电池将逐步进入通信行业    CNE记者 赵坤

天津力神磷酸铁锂电池首次实现批量出口    记者刘其丕

首套磷酸铁锂无舟皿带式合成炉长沙下线    

通信用磷酸铁锂电池：等待电动汽车    本报记者 贾晓涛

中国锂动力希望之火在四川点燃    本报记者 张维刚

河北力通磷酸铁锂新能源材料迁安投产    陈儒、吴海民、杨铁良

邹城与香港洪桥公司磷酸铁锂电池项目签约    

美国诺莱特将与台湾立凯开展合作    李瞧

深圳高科技种子在宜发芽    记者 淡燕子

磷酸铁锂及其石墨烯复合材料的制备与性能研究    马元

磷酸铁锂纳米颗粒电化学机理及数学模型研究    白鹏

纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究    李哲

纳米结构磷酸铁锂正极材料的制备及其掺杂和表面改性    马俊

磷酸钒锂及其与磷酸铁锂复合材料制备和电化学性能研究    陈振宇

碳包覆磷酸铁锂薄膜及多层结构磷酸铁锂介晶材料的制备及其电化学性能研究    周南

磷酸铁法合成动力锂离子电池正极材料LiFePO_4及其改性研究    刘静

基于相关性的SoC软硬件划分技术研究    桑胜田

基于SoC的密码服务安全建模及其关键技术研究    杨先文

电能计量算法及其SoC实现    门长有

纯电动汽车用磷酸铁锂电池SOC估算的研究    侯幽明

混合动力汽车电池模型辨识及SOC估计方法研究    田甜

基于神经网络的电动汽车磷酸铁锂电池SOC估算方法研究    廖恩华

磷酸铁锂电池建模及SOC算法研究    陈勇军

磷酸铁锂电池用高低温电解液的研究    付茂华

纯电动大巴磷酸铁锂动力电池监测与SOC估计    陈洪图

磷酸铁锂电池高低温电解液的研究    车海英

车载磷酸铁锂电池组动态工况下SOC预估算法研究    王树明

磷酸铁锂电池包温度分布特性仿真方法研究及热管理系统设计    冯竟阳

动力磷酸铁锂电池充电电源的设计与开发    孙鹏飞