锂离子电池组等效电路建模及soc估算的研究

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1、锂离子电池组等效电路建模及SOC估算的研究2014凡旭国硕士电路与系统周金治副教授ClassifiedIndex:TM912.1U.D.C:621.3SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchonEquivalentCircuitModelingandStateofChargeEstimationofLithium-ionBatteryGrade:2014Candidate:FanXuguoAcademicDegreeAppliedfor:Master'sDeg

2、reeSpeciality:CircuitsandSystemsSupervisor:ZhouJinzhiMay26,2017西南科技大学硕士研究生论文第I页摘要随着世界能源危机和环境污染问题的日益严峻，各国政府对零排放和节能环保的电动汽车的研发越来越重视，使得新能源汽车成为了当前研究的热点课题。电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS）作为电动汽车的重要组成部分，通过对车载动力电池的有效控制和管理，从而保障了电动汽车安全可靠的运行。其中电池荷电状态（StateOfCharge，SOC）的准确估算是电池管理系统运行的前提和关

3、键技术之一，并且一直以来都是研究的热点和难点问题。为此本论文以锂离子电池为研究对象，针对影响SOC估算精度的电池模型和SOC在线估算方法展开了深入研究。全文首先介绍了锂离子电池SOC估计的背景和意义，阐述了SOC估算的国内外研究现状，研究了锂离子电池的内部结构和工作原理，分析了影响电池性能的主要因素，搭建了电池测试平台，开展了充放电、开路电压和混合脉冲功率特性(HybridPulsePowerCharacterization，HPPC)等一系列特性试验，完成了对实验数据的分析处理。在实验数据的基础上，考虑模型的精度和算法的复杂度的前提下，提出了二阶RC

4、等效电路模型来模拟锂离子电池的工作特性，采用指数拟合的方法辨识了模型的动态参数，在恒流和自定义周期电流工况下验证了模型参数的有效性。根据等效电路模型建立了电池系统的状态空间方程，在Matlab/Simulink平台上，利用高斯厄密特算法（Gauss-HermiteQuadratureFilter，GHQF）实现了对状态量SOC的递推估算。结果表明，本文提出的SOC估算方法具有较高的准确性，无论是恒流、周期电流，还是变电流的工况下，SOC都能实时跟踪真实值的变化，同时，GHQF算法对SOC初值具有很好的鲁棒性，其收敛于真实值的速度较快，并且整个估算过程中

5、，SOC最大误差不超过3.7%，具有较高的精度。关键词：锂离子电池电池管理系统等效电路模型SOC估算西南科技大学硕士研究生论文第II页AbstractAstheworldenergycrisisandenvironmentalpollutionproblemshavebecomeincreasinglyserious,governmentshavepaidmoreandmoreattentiontotheresearchofelectricvehicleswhichiszeroemissionandenergysaving,makingthenewen

6、ergyvehicleshavebecomeahottopicofcurrentresearch.BatteryManagementSystemasanimportantpartofelectricvehicles,throughtheeffectivecontrolandmanagementofvehiclepowerbatteries,therebyensuringthesafeandreliableoperationofelectricvehicles.TheaccurateestimationofbatteryStateOfChargeison

7、eofthekeytechnologiesoftheBatteryManagementSystem,andhasbeenthefocusanddifficultyoftheresearchallthetime.Forthisreason,thispaperhadtakenthelithium-ionbatteryastheresearchobject,thebatterymodelwhichinfluencestheSOCestimationaccuracyandSOConlineestimationmethodswerestudiedindepth.

8、Thispaperfirstintroducedthebackgroundandsignifi