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电动汽车用铅酸电池SOC估算策略研究

作　者: 蔡宗举
导　师: 夏超英
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: SOC估算铅酸电池电动汽车电池管理系统
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 223次
引　用: 8次
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内容摘要

目前许多国家非常重视电动汽车或者混合动力汽车的研制和发展,国内一些城市已将电动大客车批量生产并用于公交系统。但是在世界范围内,发展电动汽车还存在几项关键性技术没有被攻破,动力电池能量管理是其中一个很重要的研究课题。在动力电池能量管理系统中,电池的荷电状态(SOC)是最为关键的一个状态量,反映了电池的剩余电量从而为驾驶员提供续航里程的重要信息。本文的主要任务就是对电动汽车用铅酸电池的SOC估算方法进行研究。本文首先对课题背景作了简要介绍,对铅酸电池的特性进行了分析,介绍了SOC的定义以及估算SOC的必要性和重要性,并介绍了本论文的研究内容和结构。然后提出三种实用的SOC估算方法,并选择了两种基本方法——电动势法和安时法作为估算SOC的方法。对于电动势法,选择了合适的模型,并对模型中的参数进行辨识,运用MATLAB对模型加以验证,最后建立电动势算法,离线验证获得了比较好的估算效果。对于安时法,分析了安时法的缺陷,提出修正方案并建立安时算法,确定了一种新的SOC估算方法——带加权因子的安时电动势法。接下来根据提出的SOC算法的要求,规定了充满电量和放空电量的方法,分析了实现带加权因子的安时电动势法所需要的实验需求,设计了六大实验的实验流程,给出了实验结果并把结果应用到算法中加以验证。文章最后介绍了为实现算法而搭建的实验平台,并在此平台下设计软件体系,给出了程序的流程图,最后给出了在小电流条件下和变电流条件下SOC的估算结果。仿真和实验证明,本文介绍的SOC算法有较好的精度,系统的软硬件运行效果良好,可以进入实用化。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 新能源汽车发展现状  8-9
  1.2 动力蓄电池介绍  9-12
  1.3 铅酸电池的基本特性  12-14
    1.3.1 工作原理  12
    1.3.2 容量特性  12-13
    1.3.3 电压特性  13-14
    1.3.4 内阻特性  14
  1.4 铅酸电池的SOC 估算  14-15
  1.5 论文的内容及其结构  15-17
第二章 SOC估算方法选择与确定  17-36
  2.1 实用SOC 估算方法介绍  17-19
    2.1.1 Ah-电动势法  17-18
    2.1.2 Ah-开路电压法  18-19
    2.1.3 Ah-卡尔曼滤波法  19
  2.2 SOC 估算方法的选择——电动势法  19-30
    2.2.1 模型选择  20-22
    2.2.2 参数辨识  22-25
    2.2.3 模型验证  25-26
    2.2.4 算法建立  26-27
    2.2.5 算法验证  27-30
  2.3 SOC 估算方法的选择——安时法  30-33
    2.3.1 安时法的缺陷  30
    2.3.2 安时法的修正  30-32
    2.3.3 安时法的建立  32-33
  2.4 带加权因子的Ah-电动势法  33-36
    2.4.1 控制策略方案  33-35
    2.4.2 实验需求分析  35-36
第三章 SOC估算实验设计与分析  36-48
  3.1 电池充放电方法  36-37
  3.2 E-SOC 实验  37-40
    3.2.1 实验意义和步骤  37-38
    3.2.2 实验结果分析  38-40
  3.3 充电效率实验  40-42
    3.3.1 不同充电倍率下充电效率实验  40-41
    3.3.2 指定SOC 窗口的充电效率实验  41-42
  3.4 放电效率实验  42-45
    3.4.1 不同放电倍率下放电效率实验  42-44
    3.4.2 指定SOC 窗口的放电效率实验  44-45
  3.5 模型参数实验  45-48
第四章 SOC估算算法实现与验证  48-60
  4.1 算法实现平台  48-49
  4.2 算法软件设计  49-58
  4.3 算法验证结果  58-60
第五章全文总结和展望  60-61
参考文献  61-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

电动汽车用铅酸电池SOC估算策略研究

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