车用锂离子电池组的一致性与容量估计研究

电池组作为电动汽车的供能部分,对电动汽车的整体性能起到决定性的作用。电池在电动汽车中的应用还存在一些亟待解决的问题,比如电池在使用过程中的安全性,电池的使用寿命和充放电容量等。这些问题的决定性因素就是组成电池组的单体电池间的一致性。因此论文中对电池组的一致性进行研究,同时利用估计算法对电池的容量进行估计。全文具体工作安排如下:(1)针对基于端电压和SOC的一致性评价模型的评价误差较大、适用性较差等问题,提出了考虑电压影响的分段SOC一致性评价模型来对电池组的一致性进行评价。在分析锂离子电池特性的基础上,选择一阶戴维宁模型进行解析,为后续的一致性研究和容量估计做准备。同时给出了几种电池参数的一致性表现规律,并给出了具体的解决方案去提高电池间的一致性。建立考虑电压影响的分段SOC一致性评价模型来对电池组的一致性进行研究和评价。结果表明,考虑电压影响的分段SOC一致性评价模型的评价效果更好。(2)针对安时积分法存在累积误差以及卡尔曼滤波算法受系统噪声限制的问题,提出了自适应扩展卡尔曼滤波算法对电池单体容量进行估计。首先利用安时积分法对电流进行积分,得到电池充入和放出的电量。然后根据电池实际测量电压利用自适应扩展卡尔曼滤波算法对电池的充放电量进行矫正。将估计结果进行比较分析,利用MATLAB仿真软件对算法的可行性进行了验证,比较结果显示加入自适应控制的估计算法估计效果更为准确。(3)针对结构逻辑树估计算法估算精度不准确等问题,提出了将结构逻辑树算法进行改进,从而对电池组容量进行估计。电池组是由很多单体电池经过串并联混合的方式组合到一起,所以论文在估计电池组容量时先估计出单体电池的容量,然后根据论文所提出的结构逻辑树的计算法则估计出电池组的容量。利用MATLAB软件对结构逻辑树估计算法的合理性和稳定性进行验证,并通过和其他估计算法对比可以看出结构逻辑树算法的估计误差更小。