动力电池soc估算及充电优化策略的研究

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1、分类号:TP2910710-2015132016硕士学位论文动力电池SOC估算及充电优化策略的研究何瑢导师姓名职称汪贵平教授申请学位类别硕士学科专业名称控制理论与控制工程论文提交日期2018年4月9日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学ResearchonSOCEstimationandChargingOptimizationStrategyofPowerBatteryAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HeRongSupervisor：Prof.WangChang’anUniversity,Xi

2、’an,China摘要电池的荷电状态（SOC）是电池管理系统中的一个重要参数，其准确度是电池充放电监控与优化管理的基础。由于电池内部化学反应复杂，而外部参数随着电池工作模式、使用方式也不断发生变化，电池的性能、安全和寿命都会受到影响。为了避免电池在充放电中发生亏损，产生安全隐患、减少使用寿命，电池SOC的准确估计具有重要研究意义。另一方面，由于动力电池的续航能力明显不能满足消费者的需求，增加电池容量后充电时间越来越长。本文以磷酸铁锂电池为对象，深入研究SOC的实时估计算法，并设计基于动力电池SOC实时估算的综合快速充电策略。论文的主要研究工作及成果包括：1.针对电池

3、电压滞后现象和模型参数固定、适用范围有限的问题，利用模型化的思想对电池的开路电压、电流、内阻等参数进行非线性建模，建立了基于数据的电池滞后动态模型，然后在Matlab/Simscape中搭建电池模型并辨识动态模型参数，经仿真拟合平均误差为12.7mV，验证了模型的精确性。2.基于卡尔曼滤波类算法与变参数电池滞后模型，本文针对目前传统方法计算不稳定、精度低的缺点，提出了平方根无迹卡尔曼滤波算法估算电池SOC，提高了迭代过程中计算的稳定性，仿真结果表明SR-UKF算法相比常用的EKF滤波算法精度更高，误差约为3.5%，验证了该方法的精度和快速收敛性。3.针对电池充电中产

4、生的极化现象，基于电池快速充电原理，改进了现有主流充电方式在充电过程中控制方法的不足，设计了基于电池SOC状态的综合快速充电策略，有效减少充电时间、提高充电安全性与可靠性。关键词：磷酸铁锂电池，等效电路模型，电池仿真模型，SOC估算，快速充电IAbstractThebatterystateofcharge(SOC)isanimportantparameterinbatterymanagementsystem,whichaccuracyisthebaseofmonitoringandoptimizationmanagementinthecharge-discharge

5、cycleprocess.Astheresultofcomplexchemicalreactionsinbatteries,itsexternalparametersarealsochanginginthevariousoperationandusagemodewhiletheperformance,safetyandlifeofthebatterywillbeaffected.Forfearofcapacityfade,potentialsafetyhazardandlifelengthreduction,accurateestimationofSOCisofgr

6、eatsignificance.Moreover,duetothefactthattheendurancecapacityofthepowerbatterycannotmeetthedemandofconsumerobviously,thechargingtimeislongerandlongerafterincreasingthebatterycapacity.First,apreciseandaccuratealgorithmofSOCestimationisstudiedforlithiumironphosphatebattery.Then,thecompre

7、hensivefastchargingstrategyisdesignedbasedonthebatterySOC.Themaincontributionsofthethesisis:1.Forbatteryvoltagehysteresisandfixedmodelparameters,thebatterymodelislimited.Nonlinearmodelofopencircuitvoltage,current,internalresistanceandotherparametersofthebatteryisbuiltusingthethoughto