車載蓄電系統(tǒng)特性及磷酸鐵鋰動力電池健康狀態(tài)估計算法研究.pdf

1、車載蓄電儲能系統(tǒng)是純電動車和混合動力電動車的核心組成部分，也是制約其性能提升和普及的瓶頸所在。本文對于蓄電系統(tǒng)各部分的若干問題進行了研究，對于全面認識和評價車輛電能存儲系統(tǒng)具有重要意義。
　　在蓄電系統(tǒng)壽命特性與表證方面，以應用日趨廣泛且極具前景的磷酸鐵鋰動力電池為對象開展深入研究。在其健康狀態(tài)估計方法研究中，實驗研究了不同老化狀態(tài)的電池，并提出了基于電池參數(shù)的健康狀態(tài)估計算法。通過對脈沖放電實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)擬合得到電路元件的參數(shù)

2、，并與阻抗測量方法對同一階段的同一電池數(shù)據(jù)進行對比分析，找出并驗證了參數(shù)的變化規(guī)律，選擇歐姆內(nèi)阻R0和雙電層電容Cdl這兩個參數(shù)作為健康狀態(tài)的標記參數(shù)。隨后建立了基于自適應神經(jīng)模糊系統(tǒng)的算法預測電池健康狀態(tài)，并在Simulink環(huán)境下建立模型。用2＃電池的數(shù)據(jù)驗證了算法具有較好的估計精度，即使只使用一個參數(shù)來估算，其所反映的電池健康狀態(tài)與實驗數(shù)據(jù)誤差也較小。最后在本章末尾給出了將估算邏輯集成到車載電池控制器的方法，使其適合在線估算的應用

3、。
　　在蓄電系統(tǒng)熱特性與模型研究中，以適合并通常用于大電流運行的電化學雙電層電容器為研究對象開展深入研究。對其性能和生熱的研究，主要通過實驗測試了電容器在不同的環(huán)境溫度下的性能表現(xiàn)，改進了文獻中電容器生熱模型：將離子取向分布影響離子系統(tǒng)熵變的假設納入原本的熵變理論，改進了二取向模型，提出空間任意取向的模型，并推導相應的表達式；研究了電容內(nèi)部各部分的生熱之間的關系，推導得出了焦耳熱和可逆熱之間的數(shù)學關系，并重新建立了宏觀量和微觀量

4、之間的關系式。
　　為使蓄電儲能系統(tǒng)具有更適合電動車應用要求，對混合蓄電系統(tǒng)開展了詳細研究，分別研究了基于鉛酸電池和鋰電池與電容器復合儲能系統(tǒng)的各種基本性能，包括不同環(huán)境溫度下兩種系統(tǒng)的電流、電壓等分布和變化特性，雙電層電容器對于減小電池電流和延長電池放電時間有著顯著作用，但隨時間增加效果會衰減；結合鋰離子電池壽命和雙電層電容器生熱問題，通過對鋰離子電池復合儲能系統(tǒng)進行仿真了計算和實驗研究，揭示了雙電層電容對于鋰離子電池壽命方面和

5、減少循環(huán)總生熱量方面的貢獻。
　　由于低壓輔助電源系統(tǒng)對整車能耗的影響，還對低壓輔助電源能量管理進行了詳細研究，主要討論了基于電壓控控制的管理策略的控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，以及實車驗證。最后，基于現(xiàn)有的管理策略，對重要的標定量進行了基于遺傳算法的多目標優(yōu)化設計?；诎l(fā)電機電壓控制的能量管理策略可以根據(jù)電池狀態(tài)和用電器狀態(tài)將發(fā)電機工作區(qū)間進行細化控制。實車實驗驗證的結果表明，采用該系統(tǒng)可以使節(jié)油率提高約2％，對電池的健康狀態(tài)也是有積極作用的