电动汽车动力电池能量状态估算方法研究-交通运输工程专业论文.docxVIP

山东理 山东理工大学硕士学位论文 摘要 I I 摘 要 为了应对日益紧缺的能源问题和日益严重的环境问题，电动汽车的发展已经成为未 来汽车产业发展的方向。而作为电动汽车的动力来源——动力电池，是影响电动汽车产 业发展的关键之一。如何有效地管理电池，充分发挥电池效能，延长电池使用寿命，这 是电池管理系统所要达到的目的。而在电池管理系统中，SOC（State of Charge）的估算 则是最关键的技术，也是最难以做到精确的部分。然而这种基于电量方式定义的 SOC 却 忽略了动力电池在使用过程中电压的变化，无法准确反映动力电池的真实能量状态，所 以本文提出基于能量方式定义的电池能量状态 SOE（State of Energy），电池能量状态的 估算，可以更加准确地预测电动汽车的最大续驶里程，有效防止电池过充/放电，从而提 高电池的使用效能，在一定程度上降低了电动汽车的使用成本。 本文根据能量守恒原理，提出一种全新的电池能量状态定义 SOE 及其估算方法，从 而在复杂工况下准确反映电动汽车动力电池的真实能量状态。具体估算过程如下：首先， 静态初始估算过程，系统根据当前电池的开路电压、静置时间以及静置前状态，计算初 始 SOE 值；然后，进入动态循环估算过程，系统首先会根据环境温度以及电池健康状态 （循环使用次数）来对电池当前状态下的额定总能量进行修正，同时，通过 SOE—EMF 曲线模型以及初始 SOE 值（或者记录的上次 SOE 值）来计算电池当前状态下的电动势 EMF；然后，根据能量守恒原理，通过此刻的电池电动势以及工作电流，便可以计算此 时电池能量的变化量；最后，根据前后两次动态估算的时间间隔修正因电池自放电而产 生的能量损失；如此，利用上一时刻（t）的 SOE 值，计算下一时刻（t+1）的 SOE 值， 不断循环，实时更新 SOE 值，准确反映动力电池能量状态的变化。 通过 CRUISE 建立电动汽车整车动力学模型，以及 Simulink 建立电池 SOE 估算模 型，进行不同工况下的联合仿真实验。通过仿真实验结果的分析可知，本文电动汽车动 力电池 SOE 估算方法具有较高的准确性和实时性，估算误差较小，能够准确反映电动汽 车运行过程中动力电池的真实能量状态，有效地保证了动力电池使用过程中的安全性和 高效性，也为电动汽车安全稳定运行提供了良好的保障。 关键词：镍氢动力电容电池；电池管理；能量状态估算；联合仿真 山东理 山东理工大学硕士学位论文 Abstract II II Abstract Development of electric vehicle has become the major direction of future auto industry facing the growing problems of energy shortage and environment pollution. Power battery, as the power source of electric vehicle, is a key technology for the development of electric vehicle industry. Manage battery effectively, bring battery into full play, and extend the operating life of battery are the purposes of BMS. Estimation of SOC (State of Charge) is the most important technology in BMS, and it’s also the most diffecult part to calculate. However, the definition of SOC which is based on battery capacity leaves out the voltage variation when the battery is working, therefore it can’t reflect actual battery energy state accurately. So, this paper proposes a new definition of SOE (State of Energy) which is based on battery energy, SOE of battery can predict the max range of electric vehicle, and prevent the over charge/discharge o