基于EKF的電動(dòng)汽車用鋰離子電池SOC估算方法研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益嚴(yán)重,各國政府及汽車企業(yè)越來越重視電動(dòng)汽車的研發(fā)。蓄電池及電池管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件,準(zhǔn)確進(jìn)行荷電狀態(tài)(SOC)的估計(jì)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩個(gè)角度對SOC進(jìn)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(jì)了改進(jìn)的HPPC循環(huán)試驗(yàn),分不同的SOC點(diǎn)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(zhǔn)確模擬錳酸鋰電池的動(dòng)態(tài)特性。
　　 本文基于擴(kuò)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(jì)算流程。為了提高估算的精度,對算法進(jìn)行了三個(gè)方面的改進(jìn):采用靜態(tài)常數(shù)增益進(jìn)行全程濾波修正;增加動(dòng)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(jìn)行動(dòng)態(tài)修正。通過工況試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,該方法可以很快收斂到SOC真值附近,可以解決安時(shí)法初值難以確定和累計(jì)誤差的問題。
　　 介紹了電池測試平臺(tái)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(jìn)行自動(dòng)代碼生成,集成到電池管理系統(tǒng)中進(jìn)行硬件在環(huán)測試和臺(tái)架試驗(yàn)。結(jié)果表明:EKF算法在工程上容易實(shí)現(xiàn),且在頻繁大電流充放電的工況下相對準(zhǔn)確。最后分析了臺(tái)架試驗(yàn)的誤差來源、不足與需要改進(jìn)之處,并且給出了EKF算法的適用范圍。
　　 考慮到電動(dòng)汽車的運(yùn)行工況,提出了純電動(dòng)汽車EKF對安時(shí)法一次修正、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車EKF對安時(shí)法不斷修正的SOC估算方法,以純電動(dòng)汽車中的EKF修正安時(shí)法為例,設(shè)計(jì)了臺(tái)架試驗(yàn)方案,驗(yàn)證了EK