摘 要

随着节能与新能源汽车产业被国务院确定为7大战略性新兴产业之一，新能源汽车在近年来获得了长足的发展并将有很好的发展前景，作为新能源汽车的重要技术部分，电池的地位是至关重要的，对于电池组来说，电池管理中SOC的估计则是电池管理的重中之重。本文以电动汽车锂电池为研究对象，利用卡尔曼滤波原理进行了锂电池SOC的仿真估算，主要内容如下：

分析介绍了电动汽车的发展现状主要结构和工作原理，分析了新能源汽车动力电池，包括铅酸电池，锂离子电池等电池的的基本参数和工程需要，对锂离子电池进行多种数学建模，分析研究卡尔曼滤波的基本原理，分析比较了线性卡尔曼滤波和拓展卡尔曼滤波，无迹卡尔曼滤波的基本原理和方法，最终利用matlab建立模型并编写算法进行分析，实现新能源汽车动力电池SOC估计的高精度仿真分析。

关键词：新能源汽车；动力电池；SOC；卡尔曼滤波；高精度

Abstract

As energy saving and new energy automobile industry was set as one of the seven major strategic emerging industries by the state council，new energy vehicles obtained the rapid development and will have good prospects for development in recent years. as an important part of new energy vehicles technology, the status of the battery is crucial, SOC is an important part of battery management. I take electrical vehicle’s battery as the research object, the simulation estimation of SOC of lithium battery is carried out by using Kalman filter principle in this paper. The main content is as follows:

Introduces the current situation of the development of the main structure and working principle of electric cars, analysis of new energy vehicles and engineering needs, the parameters of the power battery for mathematical modeling, studies the basic principle of kalman filter, matlab is used to establish model and algorithm were analyzed, and the implementation of new energy vehicle power battery SOC estimation of the simulation analysis

Key Words： Electrical vehicle；Battery；SOC；Kalman filter

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2电池管理系统与SOC估算 2

1.3 本文的主要研究内容 5

第2章 锂电池原理及其参数研究 7

2.1常用的动力电池 7

2.2磷酸铁锂电池 7

2.1.1 磷酸铁锂电池的工作原理 7

2.2.2 锂电池性能参数 8

第3章 锂电池等效模型研究 11

3.1 理想模型 11

3.2 内阻模型 11

3.3戴维宁模型 12

3.4 PNGV等效模型 12

3.5 GNL等效模型 13

3.6二阶RC等效电路模型 13

3.7锂电池参数的测定 14

第4章 卡尔曼滤波算法及仿真分析 17

4.1卡尔曼滤波算法的基本原理 17

4.1.1 线性卡尔曼滤波 17

4.1.2拓展卡尔曼滤波 18

4.1.3无迹卡尔曼滤波 20

4.2无迹卡尔曼滤波算法仿真 23

第5章 总结与展望 29

5.1工作总结 29

5.2展望 29

参考文献 31

致谢 31

第1章 绪论

1.1研究背景

近百年来，人们被科技的进步带进了一个快节奏的时代，活动范围的扩大，各种需求的出现使得汽车产业的发展尤为明显，甚至已经作为一个单独的产业从机械制造业中分离出来。乘用车，商用车，专用车无一不在深刻影响着我们的生活。

然而，经济的发展高度依赖于能源，众所周知，根据现在的化石能源利用速度，人类在不远的未来就将面临能源危机，另外，环境问题日益严峻，全球变暖，温室效应，酸雨，雾霾等都指向了化石能源的过度使用，甚至直接指向了以石油作为动力的汽车。

这时电动汽车的发展和普及迫在眉睫，2018年中国汽车工业协会的统计发现，今年一月份中国大陆电动汽车生产数量为四万多辆，销售数量是三万八千多辆，与去年十二月份相比直接增长了四倍还要多，电动汽车的产量和销量正在以飞快的速度逐月增长，不只是消费者关注度较高的乘用车，电动商用车的发展也很迅速。

汽车电动化的浪潮不可避免，欧美各国也相继推出燃油车禁售时间表，例如挪威计划于2025年全面禁止非电动汽车，英国政府已经宣布2040年禁售燃油车。提升电动汽车技术迫在眉睫。

新能源汽车分几大类，纯电动汽车，混合动力汽车，以及燃料电池汽车。其中纯电动汽车是没有其他动力，只依靠电能为能量来源。使用电动机驱动的汽车，相对于燃油车而言使用了四个关键部件：驱动电机、调速控制和动力电池、车载充电器^[1]。

纯电动汽车的的特点是技术相对较为成熟，在有电力供应的地方就可以充电。但是也存在一些问题，比如蓄电池成本较高，而且大多数续航较短，充电时间较长。混合动力顾名思义是有两种动力来源，指既能从燃油中获得能量，也能从电能或其它能量储存装置获得能量的汽车，有串联式混合动力汽车，即驱动力只来自电动机的混合动力车辆，但电能不仅来源于车载的电池等储能装置，也来自发动机带动发电机发电所产生的电能，发电机和电池向电动机提供能量。还有并联式混动车，即通过一定的机械结构，驱动力由电动机和发动机并联提供。另外还有混联式混合动力汽车。同时能以串联式和并联式工作^[2]。

但不论是哪种新能源汽车，都绕不开电能的管理，也即电池的使用。