电动汽车的动力电池模型及其参数辨识

纯电动汽车正在逐步替代传统能源汽车,对电动汽车充电电池的研究也在不断加深,其中电池模型起着关键的作用。介绍了三类电池模型──电化学机理模型、神经网络模型和等效电路模型,详细分析了PNGV等效电路模型的特点,采用最小二乘法辨识了其主要模型参数,并拟合得到各参数的非线性规律,为动力电池的SOC估算及电动汽车仿真研究提供了理论基础。     

电动汽车电池非线性等效电路模型的研究

服务于电动汽车系统仿真,提出一种非线性等效电路电池模型,模型考虑SOC、温度对电池特性的非线性影响。设计了系统的模型参数辨识实验及数据处理方法,使用S imu link建立了以电流为输入和以功率为输入的镍氢电池组模型。通过1 372 s的FUDS实验验证,两个模型最大电压误差分别为电池组额定电压的1.02%和1.39%,精度满足电动汽车系统仿真要求。     

基于PNGV改进模型的SOC估计算法

基于磷酸铁锂动力电池改进的PNGV等效电路模型,提出了卡尔曼滤波法结合安时积分法估算电池荷电状态(SOC)的方法。该模型考虑了温度、自放电等因素对模型参数的影响,在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,通过对比采用卡尔曼滤波法结合安时积分法和单独采用安时积分法估计得到的电池SOC值,表明PNGV改进模型能真实地反映电池特性,并能在允许的误差范围内准确估计电池的SOC。     

基于simulink的磷酸铁锂动力电池模型仿真研究

电动汽车的电池管理系统设计及电池剩余电量预测依赖于电池等效电路模型,文章基于电动汽车磷酸铁锂动力电池,建立了二阶RC等效电路的simulink模型,并对其进行了美国联邦城市驾驶工况仿真测试。结果表明在一定误差范围内,模型能够较好的模拟电池的充放电特性,可将模型应用于进一步的电池SOC估算方法中。     

基于模糊-EKF模型的锂离子电池SOC联合估算

以试验数据为基础,建立电动汽车锂离子电池的2-RC等效电路模型,并利用模糊控制联合扩展卡尔曼滤波、安时积分和开路电压等算法建立电池SOC的联合估算模型.实例估算结果表明:该联合估算法最大误差3.12％,精确度高,且能克服单一算法的缺陷.     

电动汽车用电池性能模型研究综述

将电池模型归纳为电化学模型、热模型、耦合模型和性能模型4种类型．并讨论了电动汽车用电池性能模型的研究和应用情况,通过对简化的电化学模型、等效电路模型、神经网络模型、部分放电模型和特定因素模型的分析．总结出电动汽车电池性能模型建模过程的主要环节．指出了性能模型研究的思路。     

基于等效电路模型锂硫电池模组热仿真

随着比能量要求的提升,锂硫电池作为下一代高比能量电池,受到越来越多的关注,锂硫电池以及模组的性能研究受到更多青睐。但是由于锂硫电池界面接触差导致的内阻大、工作温升高、一致性差等问题也成为限制其应用的重要原因。为了研究锂硫电池模组的热性能,文章基于传统锂离子电池的等效电路模型,建立了锂硫电池的数学模型,在此基础上通过应用三维软件对锂硫电池模组的热性能进行仿真。通过热仿真结果与试验测试数据的对比,可以看到热仿真分析的误差较小,说明该模型的精度较高,可以作为实际热性能研究的参考。在此基础上优化模组内部传热设计,实现了较高的温度一致性,为后续锂硫电芯及其模组的热性能研究提供了比较好的基础。     

基于自适应卡尔曼滤波的锂离子电池SOC估计

采用自适应卡尔曼滤波方法,基于锂离子动力电池的等效电路模型,在未知干扰噪声环境下,在线估计电动汽车锂离子动力电池荷电状态(SOC)。仿真结果表明,采用自适应卡尔曼滤波方法估计的SOC误差小于2.4%,有效降低了电动汽车行驶时电池管理系统所受到的未知干扰噪声影响,SOC估计精度高于扩展卡尔曼方法,且具有较好的鲁棒性。     

搭载机电控制CVT电动汽车再生制动变速策略

基于对机电控制无级变速器工作原理的分析,提出电动汽车搭载机电控制无级变速器的结构方案,并相应地建立了电机数值模型、电池充电数学模型和机电控制无级变速器速比控制模型。综合考虑电机效率、机电控制无级变速器效率、电池荷电状态和整车特性,提出了再生制动时机电控制无级变速器的变速策略。在MATLAB/Simulink仿真平台上,搭建了系统再生制动性能仿真模型,并对搭载机电控制无级变速器的电动汽车再生制动性能进行了仿真。结果表明,采用所提出的变速策略与传统两挡变速策略相比,能更好地发挥电动汽车性能,提高再生制动过程中的能量回收率。通过台架试验,验证了仿真结果的有效性。     

分布驱动式电动汽车电池系统分布形态对能耗特性影响的研究

针对分布式四轮驱动纯电动汽车,分析具有不同分布形态的电池系统能耗特性。选取Rint等效电路模型建立电池系统内阻损耗模型,通过理论计算分析分布式电池系统与集中式电池系统的能耗特性。然后基于AMESim/Simulink软件建立了电动汽车能耗特性仿真平台,并以驱动能量消耗最少为控制目标,对前后轴驱动电机转矩进行最优分配控制,在NEDC循环工况下对电池系统内阻损耗进行仿真。理论和仿真分析结果均表明:在分布式驱动情况下,采用集中式电池系统时的能耗特性优于分布式电池系统,且分布式电池系统会产生SOC不一致的问题,从而导致车载充电系统设计的复杂化。     

电动汽车蓄电池键合图建模及仿真

对蓄电池建模方式进行探讨并采用等效电路法建模，对SOC的计算进行比较讨论后采用更加合理的算法，对蓄电池散热系统及热系统的键合图建模方法进行深入探讨，建立了散热系统的键合图模型。利用键合图建模方法的优势，将蓄电池等效电路的键合图模型和散热系统的键合图模型耦合在一起，建立了蓄电池系统的键合图模型，并由此导出数学模型，进一步建立仿真模型，实现了蓄电池的动态仿真，并与试验结果进行比较得到很好的效果。     

基于键合图的车用蓄电池建模与仿真

按照键合图的规则,分别建立了蓄电池等效电路的键合图模型和冷却系统的键合图模型,然后将电系统和热系统耦合在一起,实现了蓄电池系统的键合图模型,最后建立了蓄电池的数学模型和仿真模型,并实现了动态仿真。     

Impedance-based and circuit-parameter-based battery models for HEV power systems

The relationship between voltage and current inside a battery, or the impedance, plays an important role in the simulation and design of hybrid electric vehicle (HEV) power systems. This paper proposes a new approach employing the Bode plot for evaluation of equivalent circuit parameters for a lithium polymer battery (LiPB) for HEV application. The main concept of the proposed circuit-parameter-based model approach is the application of a transfer function used to process the frequency response of the battery for calculation of accurate circuit parameters. Additionally, the Bode plot is also applied to derive the impedance-based model directly from frequency response measurements for short time simulations and practical use in the HEV. Two methods for battery modeling are proposed and verified experimentally with the voltage-current profile of a conventional HEV using the battery measured in this paper. The results show that the proposed circuit-parameter-based technique provides a satisfactory battery equivalent circuit model.     

考虑燃料电池衰退的FCHEV反馈优化控制策略

为了提高插电式燃料电池混合动力汽车的经济性和燃料电池耐久性，在构建燃料电池衰退模型的基础上，制定等效氢气消耗最小（ECMS）的反馈优化控制策略。ECMS反馈优化控制策略中目标价值函数的等效氢气消耗除包括燃料电池氢气消耗和动力电池等效氢气消耗外，还将燃料电池开路电压衰退转化成等效的氢气消耗加入到目标价值函数之中，以电机需求功率P_m、动力电池SOC值为状态变量，动力电池目标功率为控制变量，取使目标价值函数最小的动力电池目标功率作为参考动力电池目标功率输出，并根据反馈的燃料电池电压衰退速率对燃料电池系统输出功率限制变化值ΔP_f进行动态调整，最终得到燃料电池目标功率。通过MATLAB/Simulink建立插电式燃料电池汽车前向仿真模型，采用城市道路循环（UDDS）工况进行验证。研究结果表明：相比基于规则的能量管理策略，电量保持（CS）阶段采用ECMS反馈优化控制策略，氢气消耗量降低2.6%，同时燃料电池的开路电压衰退降低4.1%，基于ECMS的反馈优化控制策略相比基于规则的能量管理策略在高效区间的工作点占比更高；与ΔP_f分别为1，2，3 kW时相比，采用燃料电池系统电压衰退速率反馈调节ΔP_f策略的氢气消耗量为0.105 3 kg，相比ΔP_f为1，2 kW的氢气消耗量（0.121 3，0.110 2 kg）有明显优化，接近ΔP_f为3 kW的氢气消耗量（0.102 9 kg），同时燃料电池电压衰退速率有明显的减小，整车经济性与燃料电池耐久性都得到了改善。     

具有辅助动力源的燃料电池汽车功率平衡控制算法

建立了包括燃料电池发动机、电机及其控制器、动力蓄电池组在内的燃料电池汽车动力系统的动态数学模型。通过设计线性二次型调节器得到最优控制律;通过构造状态观测器解决状态变量蓄电池开路电压不可测量的问题,从而建立了基于全状态反馈的燃料电池汽车动力控制算法。离线仿真和实车转鼓试验证明,所建立的动力控制算法达到了既定的控制目标,并且充分考虑了动力系统主要部件的动力性和经济性。     

汽车制动能量再生系统复合储能方式研究

对由铅酸电池与超级电容并联,并在铅酸电池与超级电容之间采用两象限DC/DC转换器控制的复合储能方式进行研究,建立其简化的等效电路模型,并从能量流的角度出发建立复合储能系统能量流模型,在Matlab/Simulink环境下对模型进行仿真计算,并在课题组搭建的汽车能量再生系统硬件在环仿真试验台上进行了试验,结果表明复合储能器能量回收率远高于单个储能器回收的能量值,并且复合储能系统的使用有利于制动能量回收与利用的优化管理。     

电池管理系统中电压电流检测不同步对电池内阻辨识影响的分析

针对当前电池管理系统中普遍存在的电压电流检测不同步问题,引入锂离子电池内阻等效电路模型,采用递推最小二乘算法实现对电池内阻的在线辨识.开展了基于Simulink的仿真分析,并着重讨论了各种客观因素如不同步程度、采样步长、采样噪声对内阻辨识的影响.     

汽车背门连接界面等效刚度辨识研究

结合仿真、试验及集成优化技术,提出一种背门连接界面等效刚度的辨识方法。建立背门有限元模型,并对背门连接界面参数进行等效;分别对背门模态进行仿真分析和试验测试,并揭示引起仿真与试验结果差异的原因;通过集成优化技术对连接界面等效刚度进行多目标优化,使背门模态仿真值与试验值相一致。分析结果表明,背门连接界面等效刚度赋值存在偏差,经过参数优化得到合理的赋值,有效提升了仿真分析与试验测试结果的一致性,实现背门连接界面等效刚度从经验赋值提升到基于仿真和测试相结合的精确赋值。