基于分数阶建模与滤波的锂离子电池SOC估计方法研究的任务书.docx

基于分数阶建模与滤波的锂离子电池SOC估计方法研究的任务书
一、课题背景
随着新能源汽车的普及，锂离子电池在汽车领域中的应用越来越广泛。其中，锂离子电池的最大优点就是其能量密度高，而且其环保、使用周期长等特点，使其成为新能源汽车中主要的驱动能源。而在锂离子电池的应用过程中，其中一个关键的问题就是锂离子电池的剩余电量（SOC）估计，它是对电池剩余能量的一种量化表现，对于新能源汽车的安全驾驶具有非常重要的意义。因此，如何准确地估计锂离子电池的SOC一直是一个热门的研究方向。
现有的估计方式主要包括模型基于与基于滤波的方法。其中，基于模型的方法通过建立数学模型，来推导出SOC估计方法。在这种方法中，通过对锂离子电池的特性参数进行测量、标定，建立SOC与电池的电压、电流、温度等因素的关系模型，然后通过这种模型对锂离子电池的SOC进行估计。这种方法的优点是估计效果好，但是缺点是对模型的建立需要多次试验和确定，且模型容易受到环境因素、电池损伤等影响而产生漂移。
而与此相对应的，基于滤波的SOC估计方法是另一种常见的方法。这种方法通过使用滤波器来去除电压、电流等信号中的噪音和干扰，提高锂离子电池SOC的估计精度，过滤器的选择和参数的调节对估计的结果有很大的影响。这种方法的优点是对锂离子电池的物理特性要求低，且模型对环境的适应性强，但是需要对系统稳态和非稳态特性进行详细的分析，以确定滤波器的性能指标和结构。
二、研究目标
本课题的主要研究目标是基于分数阶建模和滤波技术，提出一种新的锂离子电池SOC估计方法，并通过模拟实验和现场测试的方法来验证该方法的有效性和准确性。根据这个目标，我们将达成以下几个具体的目标：
1、在分数阶理论的基础上，深入探究锂离子电池的电化学特性，分析锂离子电池SOC与电流、电压、温度等多因素之间的关系，建立锂离子电池SOC与多种信号的分数阶数学模型。
2、基于分数阶模型，提出一种适用于SOC估计的滤波算法，并通过对不同信噪比信号进行模拟实验，对估计算法进行测试和评估。
3、结合电池动态特性和环境变化，研究锂离子电池的SOC时滞变化规律，进一步完善SOC估计算法，并对该算法进行现场测试。
4、对比分析新提出的方法与其他现有的SOC估计方法，并确定其适用范围、估计精度、稳定性等性能指标。
三、研究任务
1、文献综述
对锂离子电池SOC估计的现有方法进行梳理和总结，包括模型建立、滤波算法、SOC变化时滞性等方面，并分析其优缺点及存在的问题。特别是对分数阶建模和滤波技术的研究现状进行比较和分析。
2、建立分数阶模型
根据锂离子电池的电化学特性，分析SOC与电流、电压、温度等多因素之间的关系，研究其分数阶特性，建立相应的分数阶数学模型。其中，对分数阶数学模型的性质、参数辨识、稳定性等进行详细研究。
3、提出SOC估计算法
在建立分数阶数学模型的基础上，提出一种适用于SOC估计的滤波算法，比较和分析各种滤波器性能指标的差异性，确定最优算法方案。这一步可以采用Matlab工具进行算法模拟。
4、实验设计
根据所提出的SOC估计算法，设计实验测试方案，在不同的采样频率、电流负载和温度条件下，对锂离子电池的SOC进行估计。此外，要对电池SOC变化的时滞特性进行实验测试。
5、现场测试
选取新能源汽车车辆，设计现场测试方案，测试所提出的算法在实际使用环境下的表现。并对不同的环境因素进行分析，对算法模型进行修正和改进。
6、数据分析
对实验和现场测试结果进行数据处理和分析，评估所提出的算法的准确性、稳定性和环境适应性，并与其他现有的SOC估计方法进行比对分析。
7、撰写论文
根据研究目标和任务，编写论文，撰写课题研究的相关情况、方法、结果和结论等。并结合实验结果和分析，对所提出的算法进行总结和展望。