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1、電動汽車動力電池SOC估算方法研究及電池管理系統(tǒng)設(shè)計ResearchonStateofChargeEstimationofPowerBatteryUsedonElectricVehicleandBatteryManagementSystemDesign學(xué)科專業(yè)：控制科學(xué)與工程作者姓名：田聰穎指導(dǎo)教師：夏超英教授天津大學(xué)電氣自動化與信息工程學(xué)院二零一七年十一月摘要電動汽車由于其高能源利用率和低污染排放成為未來汽車的發(fā)展方向，電池管理系統(tǒng)作為電動汽車的重要組成部分，在國際范圍內(nèi)得到了廣泛研究。在此背景下，本文圍繞鋰離子電池SOC估算策略和電池管理系統(tǒng)方案設(shè)計展開研究。針對鋰離
2、子電池的SOC估算問題，提出了一種綜合型卡爾曼濾波算法。首先采用遞推最小二乘算法(RLS)對鋰離子電池模型參數(shù)進(jìn)行實時在線辨識；其次，用綜合型卡爾曼濾波算法估算電池SOC，即針對模型狀態(tài)空間方程中的線性部分和非線性部分，分別使用線性卡爾曼濾波器(KF)和平方根高階容積卡爾曼濾波器(SHCKF)。兩種卡爾曼濾波算法結(jié)合的綜合型策略在理論上可以提高估算精度，同時減小算法復(fù)雜性。其中，SHCKF結(jié)合了五階球面–徑向容積法則和平方根濾波技術(shù)，較EKF、UKF、CKF等傳統(tǒng)非線性濾波算法濾波精度更高，數(shù)值穩(wěn)定性更強(qiáng)。實驗結(jié)果證明了該綜合型算法的可行性和有效性。另外，為卡丁車設(shè)計了一
3、套電池管理系統(tǒng)，設(shè)計方案包括硬件電路、軟件程序、上位機(jī)平臺三部分，實現(xiàn)了電池組信息采集、CAN通信、SOC估算、故障報警、繼電器控制等功能。關(guān)鍵詞：鋰離子電池，電池管理系統(tǒng)，荷電狀態(tài)估算，綜合型卡爾曼濾波算法，高階容積卡爾曼濾波器IABSTRACTDuetothehighenergyutilizationandlowpollutionemission,electricvehiclehasbecomedevelopingdirectionofcarindustry.Asanimportantpartofelectricvehicle,batterymanagementsys
4、temhasbeenwidelystudiedaroundtheworld.Underthisbackground，SOC(StateofCharge)estimationstrategyforLi-ionbatteryanddesignofbatterymanagementsystemarecarefullystudiedinthispaper.AcomprehensiveKalmanfilteringalgorithmisproposedforSOCestimationofLi-ionbattery.Firstly,thebatterymodelparametersa
5、reidentifiedbyrecursiveleastsquaresalgorithm(RLS).Secondly,applyingthecomprehensiveKalmanfilteringalgorithmtoestimatethebatterySOC.Inviewofthemodel’slinearpartandnonlinearpart,usinglinearKalmanfilter(KF)andsquare-roothigh-degreecubatureKalmanfilter(SHCKF)respectively.ThecombinationoftwoKa
6、lmanfilteringalgorithmscantheoreticallyimproveaccuracyandreducecomplexity.SHCKFcombinesthe5th-degreespherical–radialcubaturequadratureruleandsquare-rootfilteringtechnology.SHCKFismoreaccurateandnumericallystable,comparedwithtraditionalnonlinearfilteringalgorithmssuchasEKF,UKF,andCKF.Theex
7、perimentalresultsshowthefeasibilityandeffectivenessoftheproposedcomprehensivealgorithm.Inaddition，abatterymanagementsystemsolutionforkartingisdesigned.Thedesignschemeincludesthreeparts:hardwarecircuit,softwareprogramanduppercomputerplatform.Thefunctionsofthesystemin
