电动汽车动力电池SOC估算方法研究结题
电动汽车动力电池剩余电量估算研究
环球市场/理论探讨-80-电动汽车动力电池剩余电量估算研究黄 蕾国网江西省电力公司南昌供电分公司摘要：SOC 是电池内剩余电荷的可用状态，能够准确估算出电池电池剩余电量是进行动力电池均衡控制的基础，是电动汽车电池管理系统中的关键技术，电池SOC 的估计受很多外界因素的影响，因此很难非常精确的估算出电池SOC。
本文对动力电池模型，SOC 估算方法进行了研究，分析了各种估算方法的原理、优缺点及目前实际应用的情况等。
关键词：均衡控制；剩余电量；SOC 估计前言为了解决全球性的石油资源紧缺与气候环境不断恶化的问题，电动汽车以其独特的节能环保优势成为未来交通工具的首选。
而动力电池作为电动汽车的关键技术，对荷电状态(stateofcharge，SOC)进行准确的估计和监测，从安全性和电池使用效率来看都至关重要。
1、SOC 影响因素分析1.1充放电率不同的充放电率，电池放出或者充入的电量是有差异的，电池放电率增加，电池可用容量下降；而充电率增加，可用容量上升。
1.2温度电池内部化学物质的活性随温度的变化而变化，同时，温度降低会导致电池内阻增加；而温度过高会减少电池内部的化学物质，从而导致丧失电池部分容量。
1.3自放电率电池由于其内部的化学反应而普遍存在着自放电的情况。
该现象会导致电池损失部分容量，自放电率越高，损失的容量越严重。
1.4老化程度电池随充放电次数的增加，其内部的化学物质反应也越来越充分，在相同条件下，电池的总容量迅速增加。
当电池达到一定的充放电次数，电池的可用容量便会出现下降。
当电池充放电次数达到其循环寿命时，电池的可用容量开始迅速降低。
2、SOC 估算方法2.1放电实验法放电实验法是最可靠的SOC 估算方法，其原理为，采用恒定电流进行连续放电，放电电流与时间的乘积即为剩余电量。
但它存在两个显著缺点，首先，实现整个过程需要大量时间；其次，电池进行的工作必须要中断，不适合行驶中的电动汽车，不能在线对SOC 进行测量。
电动汽车动力电池组soc估算及充放电策略研究
4.1.2现有SOP估算方法 (29)4.2基于二阶等效电路模型的多参数限制SOP估算 (30)4.3动力电池组充放电策略 (34)4.4电池组均衡充电 (35)4.4.1电池单体不一致性影响 (35)4.4.2被动均衡 (36)4.5本章小结 (37)第五章电池组状态估算仿真实验 (38)5.1仿真环境 (38)5.2电池组状态估算仿真模型 (39)5.3仿真结果与分析 (42)5.3.1基于PID闭环修正的SOC估算算法测试 (44)5.3.2基于二阶等效电路模型的多参数限制SOP估算测试 (47)5.4本章小结 (49)第六章总结与展望 (50)6.1总结 (50)6.2展望 (51)参考文献 (52)攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 (56)插图清单图2.1锂离子电池工作原理 (8)图2.2镍钴锰三元材料的层状结构 (9)图2.3LR185SK电池 (11)图2.4OCV-SOC特性 (14)图2.5Rint模型 (15)图2.6Thevenin模型电路图 (15)图2.7PNGV模型电路图 (16)图2.8GNL模型电路图 (16)图2.9二阶模型 (17)图3.1基于PID的SOC算法 (23)图3.2SOC算法流程 (24)图3.3参数整定 (27)图4.1SOP估算方法 (30)图4.2CAN网络拓扑 (34)图4.3电阻分流均衡拓扑 (37)图5.1ADVISOR界面 (39)图5.2模型顶层 (40)图5.3电池模型底层 (41)图5.4状态估算模型 (41)图5.5NYCC工况速度 (42)图5.6UDDS工况速度 (42)图5.7NYCC工况电流 (43)图5.8UDDS工况电流 (43)图5.9NYCC工况SOC (43)图5.10UDDS工况SOC (44)图5.11NYCC工况仿真 (44)图5.12NYCC工况误差 (45)图5.13UDDS工况仿真 (45)图5.14UDDS工况误差 (46)图5.15错误初值测试 (46)图5.16SOC0=0.94放电SOP (47)图5.17SOC0=0.94充电SOP (47)图5.18SOC0=0.11放电SOP (48)图5.19SOC0=0.11充电SOP (48)图5.20SOC0=0.5放电SOP (48)图5.21SOC0=0.5充电SOP (49)表格清单表2.1LR185SK常规指标 (12)表2.2充放电实验 (13)表3.1Z-N法特征参数 (26)第一章绪论第一章绪论1.1背景由于能源和环境问题的双重压力，近年来电动汽车技术在各大车企以及各国政府的推动下得到了长足的发展。
动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究共3篇
动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究共3篇动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究1动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究随着电动汽车的普及，如何保证电动汽车的续航里程成为了一个热门话题。
电动汽车的续航里程需要依赖电池组的能量储存，因此动力电池组的管理非常重要。
其中，动力电池组SOC估算及均衡控制方法的研究是管理电池组的核心问题之一。
本文将探讨动力电池组SOC估算及均衡控制方法的研究进展。
动力电池组SOC估算SOC（State of Charge）是动力电池组的电量状态，表示电池组剩余电能与总容量的比值。
因此，动力电池组SOC的估算是很有必要的。
SOC的估算方法大致可以分为开路电压法、能量平衡法、卡尔曼滤波法、神经网络法等。
其中能量平衡法和卡尔曼滤波法被广泛应用于电动汽车动力电池SOC的估算。
能量平衡法是将电池组内外流的能量总和与动力电池的容量进行比较，通过能量平衡方程进行SOC估算。
这种方法可以有效地避免电池内部参数的变化，较为稳定可靠。
但是，能量平衡方法需要获得电池组的状态变化信息，且需要考虑电池组的温度、内阻等因素对SOC的影响。
卡尔曼滤波法是一种基于状态空间模型的线性滤波方法，通过对测量值进行加权平均，得到对系统状态的精确估计。
卡尔曼滤波法在动力电池组SOC估算中可以减小误差和噪声的影响，提高SOC估算的准确度。
但是，该方法需要预先定义一个状态空间模型，且需要测量电流、电压等多个物理量，系统复杂度较高。
动力电池组均衡控制方法动力电池组的均衡控制可以有效地减少电池组内部的SOC差异，延长电池组的使用寿命。
目前，动力电池组均衡控制方法主要分为被动平衡和主动平衡。
被动平衡方法是利用电阻、电感、二极管等元件来消耗电池组内部SOC差异，使得电池组能够达到均衡状态。
该方法的优点是结构简单，成本低。
但被动平衡方法对电池组的使用和控制有一定的局限性，难以实现精确控制。
主动平衡方法是通过控制电池组中的开关器件，实现电池组内部的SOC均衡。
混合动力汽车能量管理策略及SOC估计研究
内容摘要
总之，本次演示通过对串联混合动力汽车能量管理策略的优化研究，实现了 对HEV燃油经济性、排放性能和系统稳定性的有效提升。然而，仍有许多问题值 得进一步探讨。我们期待未来有更多的研究工作能够进一步深入挖掘串联混合动 力汽车的潜力，推动其在环保和能源紧缺问题上的广泛应用。
谢谢观看
内容摘要
在过去的几十年里，研究者们对串联混合动力汽车的能量管理策略进行了广 泛的研究。其中，基于规则的能量管理策略由于其简单性和易于实现性，被广泛 应用。然而，这些策略通常基于经验规则，缺乏对系统动态特性的考虑，因此在 某些工况下可能无法发挥出HEVs的最大优势。另外，基于优化算法的能量管理策 略也得到了研究，这些策略可以通过优化目标函数来寻求最优解，但往往涉及到 复杂的优化算法和计算时间。
内容摘要
总结部分，通过对ISG混合动力汽车能量优化管理策略的研究，本次演示发现 现有策略在提高燃油经济性和排放性能方面已取得一定成果。然而，仍存在较大 的优化空间，未来研究应以下几个方面：进一步优化控制策略，提高策略的自适 应性和鲁棒性；研究更为高效的能量分配算法，实现能量的最大化利用；完善电 池管理策略，提高电池的充放电效率和寿命；考虑多种因素的影响，进行多目标 优化，以实现ISG混合动力汽车整体性能的提升。
内容摘要
本次演示采用了一种基于规则与优化算法相结合的能量管理策略优化方法。 首先，利用经验规则为HEV设定一组初始参数；然后，通过动态优化算法，实时 调整这些参数以响应不同的行驶工况。实验结果表明，这种优化策略可以在保证 系统稳定性的同时，显著提高HEV的燃油经济性和排放性能。
内容摘要
对于未来研究，我们建议以下几个方面：1）进一步研究更加高效的优化算法， 以减少计算时间和提高优化精度；2）考虑更加全面的性能指标，如加速度、排 放、噪声等，以实现更加全面的优化；3）探索其他类型的混合动力系统，如并 联混合动力汽车、插电式混合动力汽车等，以丰富串联混合动力汽车的研究体系。
基于模型的新能源汽车动力电池SOC_估算方法的仿真研究
doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2023.06.004 收稿日期：2023-04-03基于模型的新能源汽车动力电池SOC估算方法的仿真研究刘承杰（重庆安全技术职业学院，重庆 404048）摘 要：本文对目前动力电池SOC现状进行了简要介绍，然后提出了一种基于模型的新能源汽车动力电池SOC估算方法。
该方法使用基于化学反应动力学的电池模型来预测动力电池的电荷和放电行为，并利用滤波器和卡尔曼滤波器来估算电池的SOC。
仿真实验结果表明，该方法具有比较高的估算精度和稳定性，最后对动力电池SOC以后的发展进行展望。
关键词：动力电池；SOC；卡尔曼滤波器中图分类号：TM912 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2023）06-0016-05Simulation Research on Model Based SOC Estimation Methodfor New Energy Vehicle Power BatteryLIU Cheng-jie(Chongqing Safety T echnology Vocational College, Chongqing 404048, China) Abstract: This article briefly introduces the current status of power battery SOC, and then proposes a model based method for estimating the SOC of new energy vehicle power batteries. This method uses a battery model based on chemical reaction kinetics to predict the charge and discharge behavior of a power battery, and uses filters and Kalman filters to estimate the SOC of the battery. The simulation results show that this method has relatively high estimation accuracy and stability. Finally, the future development of power battery SOC is prospected.Key Words: Power Battery; SOC; Kalman Filter1 引言随着电动汽车、混合动力汽车等新型交通工具的快速发展，动力电池作为其重要组成部分之刘承杰毕业于江西科技学院，本科学历，现就职于重庆安全技术职业学院，任专任教师，主要研究方向：储能技术。
动力电池SOC估算方法的研究
泰州职业技术学院学报 Journal of Taizhou Polytechnic College
Vol.18 No.2 Apr. 2018
动力电池 SOC 估算方法的研究
徐 群 1，李曙生 2
（1. 江苏春兰清洁能源研究院有限公司 企业技术中心；2. 泰州职业技术学院 机电技术学院，江苏 泰州 225300）
中图分类号：TM912
文献标志码：A
文章编号：1671-0142（2018）02-0053-03
电池是电动汽车的能量来源，为了提高锂离 子电池组的安全性和使用寿命，需要对电池组进 行有效的控制和管理。但前提是必须准确可靠地 获得电池现存的容量状态参数。用测得的电池参 数对现存电池容量状态作出准确、可靠的估计， 一直是电动汽车和电池研究人员关注并投入大量 精力的研究课题。
i=0
（13）
2L
å Pkxy =
Wic ( X i,k|k -1 - xk- )(Yi,k|k -1 - yk- )T
i=0
（14）
（6） 根据实际测量得到的电池两端电压修正
估计值：
计算卡尔曼增益：
Kk
=
pkxy
目前，国内外较为普遍地采用电池荷电状态 (SOC) 来 描 述 电 池 容 量 状 态 ， 并 出 现 了 多 种 估 计 SOC 值的方法。到目前为止，电池的可测参数电 流、电压、温度、电阻等都被用来估计或修正 SOC。由于这些电池参数与 SOC 之间的关系复杂 而又非线性，所以用传统数学方法建立模型比较 困难且其可靠性低。模糊逻辑方法估计 SOC，在 一定程度上解决了传统数学方法的困难，但是要 获得准确性高和可靠性强，并具有自适应能力的 模糊逻辑 SOC 判断系统，需要大量试验数据来支 持，目前也是非常艰难的工作。况且，不同类型 的电池或同类型不同型号的电池通过实验得到的 数据并非都通用，因此，建立比较简单，并具有 一定的准确性和可靠性的 SOC 判断模型具有重要 的现实意义。
电动汽车锂离子电池建模及SOC估计方法研究
电动汽车锂离子电池建模及SOC估计方法研究一锂离子电池模型建立1 内阻模型图1.1.1 内阻模型2 戴维南等效电路模型通过测量锂离子电池对恒流充放电的电压响应曲线建立的戴维南等效电路模型应用场合非常广，等效电路模型结构见图2.1。
图1.2.1 戴维南等效电路模型同样，电池的开路电压U为电池SOC的函数，等效电路其他的电路参数可以通过对电池电压的响应曲线进行非线性最小二乘拟合获取，模型参数获取方便。
Gabrial A. Rincon-mora改进了戴维南等效电路模型，增加电容和电流控制电流源来模拟电池容量、开路电压，提高了模型的精度，戴维南等效电路模型结构简单，参数获取容易，目前被广泛应用于电池SOC的估计中。
但是等效电路模型参数固定，适用于电流变化不大的场合，因此在实际工况下，SOC估计的精度不高。
3 阻抗谱模型电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)是研究固体电极表面反应过程的重要方法，EIS 技术是通过对电化学体系施加一定振幅、不同频率的正弦波交流扰动信号获得频域范围内相应电信号反馈的交流测试方法。
电化学阻抗谱测量频率很宽的阻抗谱来研究锂离子电池。
因而可以获得更多的电池动态特性和阴极、阳极界面的特征，通常情况下，测试频率范围为O.O1Hz - 10000Hz 。
它可以根据电化学嵌入反应每一步弛豫时间常数的不同，在较宽频率范围内表征电化学嵌入反应的每一步。
因此电化学阻抗谱可以表征铿离子电池的反应过程。
锂离子电池的典型阻抗谱如图3.1所示，其中横坐标表示阻抗的实部，纵坐标表示阻抗的虚部，因为锂离子电池的阻抗谱的虚部总呈现容抗特性，容抗的虚部总为负，为了使阻抗谱图形位于第一象限，因此使用虚部的相反数作为虚轴，这也是阻抗谱的惯例。
从图中可以直观的看出锂离子电池在不同频率段的阻抗特征。
如果能够使用电学元件(如电阻、电容和电感等)组成的电路，使得电路的阻抗谱与实验得到的电化学阻抗谱类似，这样的电学电路为等效电路。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。