基于可變參數(shù)電池模型的閉環(huán)SOC估計(jì)方法研究.pdf

1、能源和環(huán)境問(wèn)題己成為當(dāng)今世界發(fā)展的重要議題，作為節(jié)能環(huán)保代表，電動(dòng)汽車(chē)以其低污染零排放和較低使用成本等優(yōu)勢(shì)倍受廣大消費(fèi)者的青睞。作為電動(dòng)汽車(chē)的主要?jiǎng)恿?lái)源，動(dòng)力鋰電池已成為近些年研究的熱點(diǎn)。動(dòng)力鋰電池荷電狀態(tài)(State-of-Charge，SOC)直接反映電池剩余容量的多少，并在一定程度上反映電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程。SOC的準(zhǔn)確估計(jì)對(duì)實(shí)現(xiàn)電池電量的有效管理和續(xù)航里程的準(zhǔn)確預(yù)估、避免電池過(guò)充和過(guò)放具有重要意義。本文以電動(dòng)汽車(chē)車(chē)用動(dòng)力鋰電池為

2、研究對(duì)象，從電池模型和濾波算法兩大主要影響因素出發(fā)，對(duì)電池SOC估計(jì)進(jìn)行研究。
　　本文首先通過(guò)對(duì)常用電池模型工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)的分析，選擇易進(jìn)行模型參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)、物理意義明確的Thevenin模型作為研究對(duì)象。針對(duì)常用Thevenin模型模型參數(shù)固定，適用范圍有限的問(wèn)題。結(jié)合電池在實(shí)際工作過(guò)程中內(nèi)阻的變化規(guī)律，建立模型參數(shù)受溫度T和SOC影響的可變參數(shù)Thevenin模型。為在保證電池模型精度的同時(shí)又使電池模型不至于特別復(fù)雜，文

3、章利用基于中心復(fù)合設(shè)計(jì)（Central Composite Designs，CCD）的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(Design of Experiment，DOE)方法和最小二乘法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí);濾波算法的準(zhǔn)確性對(duì)保證SOC的估計(jì)精度具有重要作用，隨后文章通過(guò)對(duì)常用濾波算法的應(yīng)用原理的分析，針對(duì)系統(tǒng)噪聲影響較大時(shí)對(duì)算法估計(jì)精度的影響，提出了一種改進(jìn)的無(wú)跡卡爾曼粒子濾波(Improved Unscented Kalman Particle Filter

4、，IUPF)算法。將系統(tǒng)狀態(tài)噪聲和量測(cè)噪聲兩者同時(shí)引入到采樣點(diǎn)中，對(duì)其進(jìn)行對(duì)稱(chēng)采樣處理，同時(shí)將其引入到算法計(jì)算過(guò)程當(dāng)中以保證算法的精度。在可變參數(shù)Thevenin模型基礎(chǔ)上所采用的IUPF算法，在保證模型適用范圍的同時(shí)減小了噪聲對(duì)系統(tǒng)估計(jì)精度的影響。
　　本文選定同類(lèi)型同一批次多個(gè)9A·h圓柱形磷酸鐵鋰動(dòng)力電池單體作為研究對(duì)象，以充放電柜和高低溫箱為實(shí)驗(yàn)條件，在不同工況下分別進(jìn)行多次充放電實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)及仿真結(jié)果表明，基于IUPF算法