汽车动力电池组均衡控制研究

发布时间：2020-09-29 19:31

　　在新能源汽车领域,纯电动汽车在技术和市场份额上均占据着绝对优势,势头正劲。每辆电动汽车的动力来源都是由成百上千的单体电池组成的电池组提供的,同时电池组的最大可用容量取决于剩余容量最小的电池。动力电池的生产制造工艺比较复杂,不可避免的产生个体间的差异,使得电池存在不一致性。同时在使用过程中电池间的不一致性会加剧,导致单体电池可用容量不同程度地衰减,最终降低电池组的整体能量利用率,降低行驶里程,且极易引起电池的过充、过放,损坏电池。因此对电池组进行能量均衡控制,改善不一致性,提高电池组可用容量,意义重大。本文首先对电池不一致性的产生原因进行了分析,对最能够表现出电池不一致性的变量:电压、容量、荷电状态(SOC)等进行了分析、对比。其中SOC最能准确地反映电池的不一致性,因此选择SOC作为均衡变量(评价指标)。其次建立了电池等效电路模型,用来反映电池的外特性,并研究了一种联合修正估算法用于电池SOC估算,进一步提高了估算的精度,为均衡提供了精度保证。然后设计了一种单元化均衡电路,可实现能量的双向流动,并对控制信号进行了量化分析,确定了电路中电流、电压、控制信号之间的关系,为均衡提供了硬件基础。最后对控制策略进行了研究,先研究了一种基于阈值控制的两段式控制策略,并制定了均衡判断条件和均衡流程。然后研究了一种基于模糊控制的策略,对均衡系统进行模糊控制设计,制定了均衡系统的模糊规则。最后将两种控制策略进行了仿真对比,相比较下,模糊控制策略效果更好,可以实现均衡电流的动态调整,均衡速度更快,效率更高,有效地改善了电池组不一致性,提高了电池组能量利用率。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U469.72;TM912
【部分图文】：

可用容量,电池组,简化模型,电池

65.00 5.43 7.26 74.71%97.50 3.51 7.29 48.11%130.00 0.74 7.31 10.08%.1.3 均衡控制研究意义众所周知，动力电池的成本决定着电动汽车的价格，同时汽车的续航能力由电池所决定的。对于任意一款纯电动汽车，它的动力源都是由大量的电池的动力电池组提供的。电池的生产过程工序繁多，制造过程极为复杂，电池产过程中每一个小小的细节都会引起电池间性能出现不一致。同时电动汽车驶的过程中电池间不一致性会加剧，这主要是由于在行驶过程中路况复杂，汽车启动、停止较为频繁，使得电池组工作状态不够稳定，会引起电池组内境的变化，进一步对电池性能造成不同程度的影响。这些会最终使得整个电车的电池组的有效容量降低，同时电池的可循环使用次数减少，降低行驶里程严重的是会引起电动汽车的安全问题[10]。如图 1.2 所示。单体电池 1、2、3 的额定容量分别为 C1、C2、C3，剩余电 S1、S2、S3。

均衡电路,模块化,拓扑,成本

究现状对串联动力电池组均衡的方法一般可分为两其中，化学均衡方法的研究仍处于初级阶段衡，具体可分为能量耗散式均衡和能量非耗均衡衡又称被动均衡，主要是利用耗散元件消耗通过消耗电压较高的电池的多余能量来实现扑有固定电阻分流法和开关电阻分流法[26]，

均衡电路,开关电容

电路如图 1.5 所示。该类均衡拓扑熟变换器电路为基础，以电感作为能量的均衡拓扑结构[27]，在相邻两节电池之使得电感能够先将电压较高电池的部分池充电。以C k为基础的均衡拓扑结构路，且相邻两节电池的旁路之间跨接一直在相邻两节电池之间进行传递。该类大，均衡变量不再仅限于电压，可以实，成本较高，对开关阵列的控制精度要量传递，当应用于有较多单体的电池组

【参考文献】