纯电动汽车动力电池SOC与续驶里程估算研究

【摘要】：能源可持续开发和应用已成为一个重大课题，电动汽车技术是能源可持续发展的重要战略，世界各国对电动汽车的开发和利用投入更多的精力。电池技术是电动汽车核心技术之一，荷电状态（State Of Charge，SOC）估算又是电池技术的重要组成，续驶里程计算基于SOC准确估算基础上，两者对电动汽车的行驶都有重要意义。 本文对纯电动汽车(Battery Electric Vehicles，BEV)动力电池SOC估算和续驶里程的估算进行研究。首先通过实验对磷酸铁锂（LiFePO4）电池的特性进行分析和阐述，并建立了电池等效电路模型。利用自适应神经模糊系统（AdaptiveNeuro-Fuzzy Inference System, ANFIS）对电池SOC估算研究，分别建立两输入和三输入ANFIS模型，结合实验数据采用混合算法对模型进行学习，结果表明ANFIS能精确估算SOC值，且三输入ANFIS模型精度得到改善。 然后对纯电动汽车的续驶里程进行估算，将ANFIS模型估算的SOC用于续驶里程的计算中。在Matlab/Simulink中建立的整车模型进行续驶里程仿真，并将计算值和实际值进行比较，误差在5%以下。 最后采用主成分分析和模糊聚类相结合的行驶工况识别方法进行纯电动汽车剩余续驶里程估算研究。选取20个具有代表性的循环工况数据进行划分得到215个工况片段，并选用12个特征参数对其进行主成分分析、模糊C聚类分析和行驶工况识别。利用整车模型进行工况识别、整车能量消耗和剩余的续驶里程仿真估算；并在转鼓实验台上进行ECE15工况实例纯电动汽车测试验证，结果表明剩余续驶里程估算值与测试值的平均绝对误差为0.742km，平均百分比误差小于3%。 【关键词】：纯电动汽车 SOC 续驶里程 估算
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目录10-12
• 插图清单12-14
• 列表清单14-15
• 第一章 绪论15-20
• 1.1 纯电动汽车发展概况15-16
• 1.2 SOC 算法和续驶里程研究现状16-19
• 1.2.1 SOC 估算方法研究现状16-18
• 1.2.2 续驶里程研究现状18-19
• 1.3 课题来源与论文主要研究内容19-20
• 第二章 LiFePO_4电池的实验测试和建模20-33
• 2.1 测试对象与测试平台20-21
• 2.1.1 测试对象20
• 2.1.2 测试平台20-21
• 2.2 LiFePO_4电池实验与特性分析21-28
• 2.2.1 容量及充放电效率测试21-24
• 2.2.2 充放电开路电压及等效内阻测试24-27
• 2.2.3 ECE15 工况循环测试27-28
• 2.3 LiFePO_4电池等效电路模型28-32
• 2.3.1 三阶等效电路模型的建立29
• 2.3.2 模型参数识别与验证29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 自适应神经模糊系统的 LiFePO_4电池 SOC 估算33-47
• 3.1 LiFePO_4电池 SOC 估算的困难分析33-34
• 3.2 自适应神经模糊系统结构与学习算法34-37
• 3.2.1 ANFIS 的结构34-36
• 3.2.2 ANFIS 的学习算法36-37
• 3.3 基于 ANFIS 的 SOC 估算分析37-46
• 3.3.1 SOC 估算模型的建立37-39
• 3.3.2 数据处理与训练39-42
• 3.3.3 SOC 估算结果与分析42-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 纯电动汽车续驶里程的估算47-59
• 4.1 续驶里程影响因素47-48
• 4.1.1 纯电动汽车本身因素47
• 4.1.2 纯电动汽车行驶的外部因素47-48
• 4.2 纯电动汽车续驶里程计算48-50
• 4.2.1 纯电动汽车功率和能量的计算48
• 4.2.2 匀速工况与循环工况的续驶里程计算48-50
• 4.3 基于整车模型的续驶里程和剩余续驶里程仿真50-57
• 4.3.1 纯电动汽车整车模型50-51
• 4.3.2 等速工况续驶里程估算仿真51-52
• 4.3.3 循环工况续驶里程和剩余续驶里程估算仿真52-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 基于工况识别的纯电动汽车剩余续驶里程估算59-73
• 5.1 汽车行驶工况特征分析与识别59-68
• 5.1.1 汽车行驶工况片段特征参数59-61
• 5.1.2 汽车行驶工况片段的主成分分析61-64
• 5.1.3 汽车行驶工况片段的模糊聚类分析64-67
• 5.1.4 汽车行驶工况的识别67-68
• 5.2 基于行驶工况的剩余续驶里程估算68-70
• 5.2.1 剩余续驶里程估算方法68-69
• 5.2.2 剩余续驶里程的估算仿真69-70
• 5.3 实例纯电动汽车剩余续驶里程估算70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 全文总结与展望73-75
• 6.1 全文总结73
• 6.2 论文创新点73-74
• 6.3 展望与进一步研究74-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况78-79

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