電動汽車用磷酸鐵鋰電池建模與SOC估算研究.pdf

1、隨著全球能源短缺和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，大力發(fā)展電動汽車已成為汽車工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。電池管理系統(tǒng)(BMS)作為電動汽車的重要組成部分，通過對車載動力電池的有效控制和管理，保障了電動汽車安全可靠的運行，但電池管理技術(shù)遠(yuǎn)未發(fā)展成熟，如何提高電池荷電狀態(tài)(SOC)的估算精度一直是BMS研究的重點和難點。本文以磷酸鐵鋰電池為研究對象，分別對影響SOC估算精度的電池模型和SOC估算方法進(jìn)行了深入研究。
　　首先介紹了磷酸鐵鋰電

2、池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了影響電池性能的主要因素，并對電池的電壓、內(nèi)阻、容量等基本特性進(jìn)行了實驗研究。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合常用等效電路模型的分析，提出了考慮電壓滯回特性的二階RC等效電路模型，采用指數(shù)擬合的方法離線估計出模型參數(shù)初值。為了適應(yīng)電池的時變特性，還研究了參數(shù)在線估計算法，采用改進(jìn)的遞推最小二乘算法實現(xiàn)了模型參數(shù)在線估計。
　　然后分析了經(jīng)典SOC估算方法，根據(jù)二階RC等效電路模型建立了磷酸鐵鋰電池的狀態(tài)空間方程，并基于

3、擴(kuò)展卡爾曼濾波算法和電池模型對SOC進(jìn)行估算。接著為進(jìn)一步提高SOC估算精度，對電池SOC與模型參數(shù)聯(lián)合估算方法及實現(xiàn)過程進(jìn)行了研究。
　　最后利用設(shè)計的BMS實驗平臺和MATLAB仿真相結(jié)合對本文提出的理論進(jìn)行了驗證。脈沖放電實驗表明二階RC等效電路模型具有較高精度，能夠跟蹤電壓變化，而利用改進(jìn)的遞推最小二乘算法在線估計模型參數(shù)進(jìn)一步提高了模型精度；模擬城市道路工況實驗則表明基于擴(kuò)展卡爾曼濾波算法和電池模型的SOC估算方法是正確