基于等效电路模型的锂离子电池模型参数辨识算法对比研究

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1、分类号:TP3010710-2015132038硕士学位论文基于等效电路模型的锂离子电池模型参数辨识算法对比研究黑文洁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导航、制导与控制论文提交日期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ComparisonofLithiumIonBatteryModelParameterIdentificationAlgorithmsBasedonEquivalentCircuitModelAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HeiWenjieSup

2、ervisor：Prof.WangGuipingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着科技的不断进步和人们经济水平的日益提高，新能源汽车产业应运而生并发展迅猛，因此对于动力电池的研究也逐步深入，尤其是对于锂离子电池管理系统的研究。而在锂离子电池管理系统建立的过程中，最基础也至关重要的一个步骤便是建立一个准确有效的电池模型并对于电池模型的参数进行准确的辨识。本文以锂离子电池为研究对象建立等效电池模型以及其改进模型，并采用不同参数辨识算法进行了深入对比研究。所做的主要工作如下：（1）基于对于研究对象锂离子电池的基本分析以及对于现有的常见锂离

3、子电池模型的分析总结，建立了本文所使用的电池模型结构，即在适用范围广泛的Thevenin模型的基础上，增加一个RC回路，构成了一个双极化电池等效模型，并在此基础上对于该等效模型进行了基本的理论分析；（2）基于所构建的电池等效模型，分别采用含遗忘因子递推最小二乘法、贝叶斯辨识算法、卡尔曼滤波算法这三种算法进行模型参数辨识，详细地分析了辨识算法的实现步骤及推导过程。并使用Matlab进行编程仿真，对于辨识结果进行对比分析，发现卡尔曼滤波算法相较于其他算法辨识速度快，抗干扰能力强，精度高，误差控制在2%以内；（3）针对现有电池模型大多需要做实验获取开路电压信息的问题，本文

4、采用了一种电池模型参数直接辨识的方法，对于所设计的双极化电池等效模型进行了改进，并对于所新构造的模型参数可识别性进行了分析，验证了该模型的参数可识别性；并基于改进模型采用非线性最小二乘法进行参数辨识，与前三种算法从参数收敛性、预估精确性以及算法的复杂度等角度进行对比分析，发现基于改进模型的直接参数辨识算法参数收敛速度快，精度高，复杂度低，误差控制在1.5%以内，具有显著优势及运用前景。关键词：锂离子电池；等效电路模型；参数辨识；电池模型参数直接辨识算法IAbstractWiththecontinuousprogressofscienceandtechnologyan

5、dtheincreasingeconomiclevelofpeople,thenewenergyautomotiveindustryhasemergedanddevelopedrapidly.Therefore,theresearchonthepowerbatteryhasgraduallydeepened,especiallyforlithium-ionbatterymanagementsystemresearch.Intheprocessofestablishingalithium-ionbatterymanagementsystem,oneofthemostf

6、undamentalandcrucialstepsistoestablishanaccurateandeffectivebatterymodelandaccuratelyidentifythebatterymodelparameters.Inthispaper,theequivalentbatterymodelanditsimprovedmodelofthelithium-ionbatteryastheresearchobjectisestablished,andtheuseofdifferentparameteridentificationalgorithmsar

7、edeeplycomparedandstudied.Themainworkisdoneasfollows:(1)Basedonthebasicanalysisoftheresearchobjectlithium-ionbatteryandtheanalysisoftheexistingcommonlithium-ionbatterymodel,thebatterymodelstructureusedinthispaperisestablished,whichisbasedonthewiderangeofTheveninmodels,adual-polarized