随着石油资源短缺和环境污染的问题日益突出,电动汽车越来越受到政府和车企的重视。动力电池作为电动汽车的主要动力和能量来源,其性能的好坏直接关系到电动汽车的整体性能。如何设计电池管理系统对动力电池组的能量、安全等方面进行高效管理,是提高电动汽车综合性能的关键。对动力电池进行特性测试和状态估计,是电池管理系统进行能量管理、均衡性控制、安全控制等的重要依据。本文从电池实际容量测试、充放电效率测试、充放电倍率测试、电动势曲线及等效内阻测试、动力电池的循环测试这几方面对动力电池进行了特性测试。以动力电池的特性测试为基础,对动力锂离子电池进行建模和参数辨识,并对动力电池的状态(主要是荷电状态SOC)进行估算。本文的主要内容如下:
论文首先对动力电池特性测试作了详细介绍,在实验室内对动力电池单体进行了特性测试,并采集数据,依据实验结果曲线,对动力电池的各种特性进行了分析和总结。根据测试的特性指标,对后面的电池状态估算建模和估算仿真的实施提供依据。
对用于动力电池状态估算的各种模型进行了详细分析,对比了各种方法的优缺点,选择了其中的Thevenin等效电路模型用作电池SOC的估算模型。并且,文章采用了一种复合功率脉冲实验(HPPC),对试验的电池单体电池进行脉冲放电、搁置、脉冲充电、搁置、再脉冲充电这一模式的循环,获得不同SOC点对应的开路电压、充放电的初始电压和终止电压、充放电电流等原始参数。利用得到的原始参数,结合最小二乘法和MATLAB拟合工具,对欧姆内阻和极化电容等进行参数辨识。
利用已经辨识出的等效电路模型参数,采用拓展卡尔曼滤波算法,在MATLAB-Simulink环境下建立动力锂离子电池SOC估算的仿真模型,利用仿真模型对电池的SOC进行估算。