磷酸铁锂电池管理系统设计与研究

发布时间：2021-11-08 22:22

　　随着能源日益枯竭和环境的不断恶化,发展新能源汽车取代燃油汽车已不可避免的成为新趋势。其中电动汽车作为新能源汽车重要的一部分,动力电池又是电动汽车的重要动力来源,而磷酸铁锂电池在性能方面又优于其他动力电池,因此研究磷酸铁锂电池管理系统贴合背景与实际意义。电池管理系统主要作用是对电动汽车中工作的动力电池进行监测和优化管理。本文主要研究内容包括:（1）结合电池管理系统实际的运用及功能需求,研究分析磷酸铁锂电池的结构、性能、使用环境等方面。搭建二阶RC等效电路模型,在MATLAB中建立仿真模型并通过充放电实验获取电池数据,采用在线参数辨识的方法确定等效电路模型的参数。（2）提出磷酸铁锂电池管理系统研究目标,在整体框架下将各个功能模块采用分布式结构组织,利于管理与维护。采用模块化的思想设计软硬件部分,主要分为采集模块、均衡模块、主控模块等;在电池数据采集方面运用电池组专用芯片与霍尔传感器等,能有效提高测量精度,实现电池的电压、电流、温度的实时检测并结合提出的强跟踪扩展卡尔曼滤波算法估算SOC;（3）以电池SOC为均衡判据,对比分析常用的均衡电路,采用专用的LTC3300-1电池均衡芯片设计基于反... 

【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 电池管理系统研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 电池管理系统国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 电池SOC研究现状
    1.4 研究内容和目标
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究目标
    1.5 本文章节安排
第二章 磷酸铁锂电池等效电路模型与电池特性
    2.1 磷酸铁锂电池工作原理
    2.2 磷酸铁锂电池模型
        2.2.1 常见的电池等效模型
        2.2.2 二阶RC电路等效模型
    2.3 磷酸铁锂电池的特性分析
        2.3.1 测试对象与实验平台
        2.3.2 电池充放电特性
        2.3.3 电池参数识别
    2.4 本章小结
第三章 电池管理系统功能设计及技术分析
    3.1 电池管理系统的结构分析
    3.2 电池管理系统功能分析
        3.2.1 电池管理系统功能需求分析
        3.2.2 电池管理系统功能方案设计
    3.3 电池SOC的估算
        3.3.1 SOC的定义
        3.3.2 常用SOC估算算法简介
        3.3.3 强跟踪扩展卡尔曼滤波方法
        3.3.4 磷酸铁锂电池SOC估计结果分析
    3.4 常用均衡电路分类
        3.4.1 被动均衡
        3.4.2 主动均衡
        3.4.3 基于反激变压器的均衡电路
    3.5 基于SOC的均衡策略
    3.6 基于SOC均衡策略仿真结果分析
    3.7 本章小结
第四章 磷酸铁锂电池管理系统软硬件设计
    4.1 电池管理系统硬件设计
        4.1.1 主控模块
        4.1.2 电源模块
        4.1.3 采集模块
        4.1.4 通讯模块
        4.1.5 均衡模块
    4.2 电池管理系统软件设计
        4.2.1 系统软件总体设计
        4.2.2 采集模块单元软件设计
        4.2.3 均衡模块单元软件设计
        4.2.4 管理系统通信单元软件设计
    4.3 上位机软件设计
    4.4 本章小结
第五章 实验结果分析
    5.1 实验平台
    5.2 数据采集测试
        5.2.1 电压采集实验
        5.2.2 温度采集试验
    5.3 充放电均衡实验
        5.3.1 四节电池充放电均衡实验
        5.3.2 十二节电池充放电均衡实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国新能源汽车行业发展水平分析及展望[J]. 唐葆君,王翔宇,王彬,吴郧,邹颖,许黄琛,马也.  北京理工大学学报(社会科学版). 2019(02)
[2]锂离子电池安全预警防护系统设计与验证[J]. 高飞,杨凯,王康康,王松岑,庄明照.  电子设计工程. 2019(01)
[3]考虑温度影响的锂电池等效电路建模及研究[J]. 李晓鹏,袁学庆,李博,李亚滨.  电测与仪表. 2019(03)
[4]用于电动汽车电池SOC预测的BP神经网络模型[J]. 乔维德,凌兴宏.  石家庄学院学报. 2018(03)
[5]电动汽车用磷酸铁锂电池充放电特性实验研究[J]. 姜标,张向文.  电源技术. 2018(04)
[6]基于多种模型的扩展卡尔曼滤波算法的SOC估算[J]. 贾亮,王真真,孙延鹏,孙伟.  电源技术. 2018(04)
[7]基于Buck-Boost变换器的磷酸铁锂电池串联电压均衡优化策略[J]. 李锐华,李冀,胡波,胡浩.  电气技术. 2018(03)
[8]基于改进在线核极限学习机的蓄电池SOC预测[J]. 孙玉坤,李曼曼,黄永红.  系统仿真学报. 2018(03)
[9]基于强跟踪卡尔曼滤波的电池SOC估计[J]. 赵亚妮.  沈阳工业大学学报. 2018(02)
[10]基于二阶离散滑模观测器的锂电池SOC估计[J]. 杨立.  电器与能效管理技术. 2018(03)

硕士论文
[1]动力锂离子电池SOC估计及均衡技术研究[D]. 罗卫军.西南科技大学 2017
[2]考虑温度影响的磷酸铁锂电池建模及SOC估算研究[D]. 曹成荣.合肥工业大学 2017
[3]串联磷酸铁锂电池组均衡方案研究[D]. 俞越.合肥工业大学 2016
[4]磷酸铁锂动力电池性能仿真及均衡技术研究[D]. 李凡.武汉理工大学 2014
[5]磷酸铁锂动力电池充电方法研究和均衡充电模块的设计[D]. 徐伟.重庆大学 2010



本文编号：3484185