锂离子电池组SOC估计方法及其应用研究

论文摘要

面对当前社会的能源、环境问题,节能减排及新能源的开发利用已经成为国际工业发展的整体思路。锂离子电池由于污染小、比能量高、比功率高和循环寿命长等特点,在新能源领域得到广泛的应用。荷电状态(State of Charge,简称SOC)估计的准确与否对电池性能发挥和使用具有重要的意义。科学有效的SOC估计方法已成为提高锂离子电池使用效能的关键技术之一。本文以锂离子电池为研究对象,针对现有SOC估计存在的问题,结合相关理论提出改进方法,解决了工程实际中存在的一些问题。论文的主要研究内容包括以下几方面:(1)锂离子电池及SOC估计研究。首先详细分析了锂离子电池的工作原理、基本性能、充放电特性和SOC定义。然后,针对锂离子电池的特性,结合传统开路电压法存在的问题,根据试验数据总结出SOC与开路电压、静置时间的关系,以此为基础建立了修正的开路电压法估计模型;依据试验数据,对放电倍率、温度、循环次数等影响SOC估计的因素进行研究,对安时积分法进行修正,建立修正的安时积分法估计模型。(2)基于结构逻辑树的电池组SOC估算。针对电池组SOC估算问题,分析了当前电池组SOC定义的局限性,并考虑电池组的结构和单体电池的差异性,明确电池组SOC定义。在本文电池组SOC定义的基础上,提出基于结构逻辑树的电池组SOC估算模型,利用结构逻辑树描述电池组各单体电池之间的逻辑关系,并基于结构逻辑树的运算规则,实现电池组SOC的快速估算。(3)单兵便携式模组化光伏电源系统SOC在线估计。为了验证本文提出SOC估计方法的有效性,将本文研究方法应用于便携式模组化光伏电源系统的SOC估计,并结合应用实例,验证了该方法的有效性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 开路电压法研究现状
• 1.2.2 安时积分法研究现状
• 1.2.3 卡尔曼滤波法研究现状
• 1.2.4 神经网络法研究现状
• 1.2.5 其他SOC估计方法研究现状
• 1.3 SOC估计方法的选择
• 1.4 本文的主要内容及结构安排
• 第二章 锂离子电池及SOC估计研究
• 2.1 锂离子电池
• 2.1.1 锂离子电池工作原理
• 2.1.2 锂离子电池基本性能
• 2.1.3 锂离子电池充放电特性
• 2.1.4 锂离子电池SOC定义
• 2.2 基于修正开路电压法的SOC估计
• 2.2.1 开路电压法预测原理
• 2.2.2 修正的开路电压法
• 2.3 基于修正安时积分法的SOC估计
• 2.3.1 安时积分法预测原理
• 2.3.2 影响SOC估计的因素
• 2.3.3 修正的安时积分法
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于结构逻辑树的电池组SOC估算
• 3.1 电池组SOC定义
• 3.1.1 串联电池组SOC定义
• 3.1.2 并联电池组SOC定义
• 3.2 结构逻辑树
• 3.2.1 结构逻辑树的提出
• 3.2.2 结构逻辑树计算规则
• 3.2.3 电池组SOC估算
• 3.3 基于结构逻辑树的电池组SOC估算示例分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 单兵便携式模组化光伏电源系统SOC在线估计
• 4.1 单兵便携式模组化光伏电源系统
• 4.2 单体电池实验验证
• 4.2.1 恒流充电工况实验验证
• 4.2.2 恒流放电工况实验验证
• 4.3 电源系统SOC估计实例
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文的主要贡献
• 5.2 进一步的研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果