动力锂离子电池组SOC在线估算

摘要：在世界能源日趋紧张与环境污染问题不断加重的背景下,电动汽车因其在节能和环保上具备无法代替的优势,已经成为了当前研究的热点课题。而电动汽车动力锂离子电池状态评估,尤其是荷电状态SOC(State of Charge)的估计问题,一直以来都是动力电池应用领域研究的热点和难点,且在整个能量管理系统中起着比较关键的作用。实际应用中,由于动力锂离子电池在电动汽车上都是成组连接的,且对于动力电池的SOC值需要实时进行评估,故本论文对电池组动力锂离子电池组SOC在线估算这一课题进行研究。全文主要研究内容如下所列：首先,本文介绍了锂离子电池的结构及其基本工作原理,对电池容量、内阻、SOC-OCV曲线等基本参数的温度特性,老化特性进行了研究分析,为状态估算构建了模型基础；基于电池电路模型和PI观测器状态估算原理搭建了单体电池SOC估算模型,并重点对SOC估计误差进行建模和敏感性分析,获得了影响估算误差精度的关键影响因子。其次,对于影响SOC估算误差的关键因子SOC-OCV曲线,本文提出了一个全寿命、模型系数可在线辨识的通用OCV模型,分析验证了该模型的鲁棒性；利用递归最小二乘法实现了对模型关键参数的在线更新,进一步保证并改善了各情况下SOC的估算精度。此外,由于电池组内各单体存在不一致性,文中给出了基于单体电池SOC的电池组SOC定义,提出了观测器和安时积分相结合的成组SOC估算方法,搭建了仿真模型,并且以三元电池为测试对象对该方法进行了验证。最后,搭建了硬件在环的电池组SOC估计实验验证平台,对不同温度、工况下的不同电池组模块分别进行了验证实验,使本文所提出的成组SOC估算方法得到了在线验证；此外该论文中所涉及的实验方法以及得出的结论对于其他类型的动力锂离子电池也具有一定的适用性。