基于EKF的電動汽車用鋰離子電池SOC估算方法研究.pdf

1、隨著能源危機和環(huán)境問題的日益嚴重,各國政府及汽車企業(yè)越來越重視電動汽車的研發(fā)。蓄電池及電池管理系統(tǒng)是電動汽車的關(guān)鍵部件,準確進行荷電狀態(tài)(SOC)的估計對提高電池使用壽命和整車性能具有重要意義。本文以錳酸鋰電池為研究對象,重點開展鋰離子電池SOC估算方法的研究,具體成果如下:
　　 從鋰離子電池的工作原理入手,在相關(guān)實驗基礎(chǔ)上,分析了鋰離子電池的電壓特性、內(nèi)阻特性、效率特性和循環(huán)特性;從動態(tài)和靜態(tài)兩個角度對SOC進行定義,并且分

2、析了影響電池容量的因素;考慮了溫度、充放電倍率、循環(huán)壽命和自放電等因素,建立了鋰離子電池的等效電路模型;設(shè)計了改進的HPPC循環(huán)試驗,分不同的SOC點和充放電方向,用最小二乘方法擬合得到電池模型的參數(shù);在Matlab中建立仿真模型,結(jié)果表明,該模型具有較高的精度,能夠準確模擬錳酸鋰電池的動態(tài)特性。
　　 本文基于擴展的Kalman濾波器(EKF)原理研究錳酸鋰電池SOC估算算法?；诮⒌碾姵氐刃щ娐纺Ｐ?最終確定基于EKF的S

3、OC估算算法的計算流程。為了提高估算的精度,對算法進行了三個方面的改進:采用靜態(tài)常數(shù)增益進行全程濾波修正;增加動態(tài)增益以改善EKF算法對電流突變的適應(yīng)能力;對觀測誤差方差進行動態(tài)修正。通過工況試驗進行驗證,該方法可以很快收斂到SOC真值附近,可以解決安時法初值難以確定和累計誤差的問題。
　　 介紹了電池測試平臺的構(gòu)成與功能,結(jié)合SOC估算算法的開發(fā)流程,利用Matlab軟件提供的RTW(Real-Time Workshop)工具

4、將算法模型進行自動代碼生成,集成到電池管理系統(tǒng)中進行硬件在環(huán)測試和臺架試驗。結(jié)果表明:EKF算法在工程上容易實現(xiàn),且在頻繁大電流充放電的工況下相對準確。最后分析了臺架試驗的誤差來源、不足與需要改進之處,并且給出了EKF算法的適用范圍。
　　 考慮到電動汽車的運行工況,提出了純電動汽車EKF對安時法一次修正、混合動力電動汽車EKF對安時法不斷修正的SOC估算方法,以純電動汽車中的EKF修正安時法為例,設(shè)計了臺架試驗方案,驗證了EK