动力电池组分布式在线主动均衡控制系统研究

发布时间：2022-08-11 21:23

　　随着能源危机、环境污染等问题的日益严重,电动汽车的大规模推广应用已逐渐成为汽车行业的发展趋势。动力电池组作为电动汽车的动力源是最昂贵的部件之一,由于受单体电池制造工艺、工作环境及串联回路的影响,在循环充/放电过程中单体的不一致性逐渐加剧,导致了动力电池组的使用寿命及可用容量逐渐降低,继而缩短了动力电池组的续航里程。为减小动力电池组的不一致性,提高其使用寿命及续航里程,必须进行均衡管理。因此,本文以三元锂离子电池为研究对象,基于动力电池组不一致性形成原因,对动力电池组在线主动均衡控制进行了理论研究和实验分析。首先,针对动力电池组剩余容量（State of Charge,SOC）估算精度低问题,本文提出了一种基于无迹卡尔曼滤波SOC估计方法,建立了采用戴维宁模型的电池空间状态方程,然后着重分析了无迹变换思想及无迹卡尔曼滤波对SOC估算原理,最后搭建了仿真模型,在NEDC工况（New European Driving Cycle）及HWFET（Highway Fuel Economy Test）工况下,采用无迹卡尔曼滤波对SOC进行了估算,仿真结果验证了该算法对SOC估算的有效性。其次,针对... 

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 动力电池管理系统国内外研究现状
        1.2.1 动力电池管理系统概述
        1.2.2 动力电池组均衡系统概述
    1.3 本文主要研究内容
第二章 动力电池组不一致性机理分析
    2.1 引言
    2.2 动力电池组结构
    2.3 动力电池组不一致性产生原因
        2.3.1 生产过程
        2.3.2 存储过程
        2.3.3 使用过程
    2.4 动力电池组不一致性表现
        2.4.1 内阻差异
        2.4.2 电压差异
        2.4.3 容量差异
    2.5 动力电池组不一致性改善方法
    2.6 小结
第三章 基于无迹卡尔曼滤波的SOC估算方法研究
    3.1 引言
    3.2 锂电池等效模型
        3.2.1 电化学模型
        3.2.2 内阻等效模型
        3.2.3 改进内阻等效模型
        3.2.4 戴维宁等效模型
        3.2.5 PNGV电池等效模型
    3.3 无迹卡尔曼滤波算法理论
        3.3.1 锂电池模型建立
        3.3.2 无迹变换原理
        3.3.3 基于无迹卡尔曼的SOC估算
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 仿真系统架构
        3.4.2 NEDC工况实验
        3.4.3 HWFET工况实验
    3.5 本章小结
第四章 动力电池组主动均衡控制方法研究
    4.1 引言
    4.2 分布式均衡系统架构
        4.2.1 直通模式
        4.2.2 容错模式
        4.2.3 双向升压模式
        4.2.4 双向降压模式
    4.3 单体SOC估算
    4.4 充/放电模式均衡控制方法
        4.4.1 放电速率计算
        4.4.2 充电速率计算
    4.5 充/放电模式动态均衡控制方法
        4.5.1 充电模式动态加速系数及充电电流计算
        4.5.2 放电模式动态加速系数及输出电压计算
    4.6 实验验证及分析
        4.6.1 放电模式均衡实验
        4.6.2 充电模式均衡实验
        4.6.3 放电模式动态均衡实验
        4.6.4 充电模式动态均衡实验
    4.7 本章小结
第五章 分布式在线主动均衡控制系统硬件设计
    5.1 引言
    5.2 实验平台概述
    5.3 MCU电路
    5.4 DC/DC主电路
    5.5 信号调理电路设计
        5.5.1 电压检测
        5.5.2 输入/输出电流检测
    5.6 CAN总线电路设计
    5.7 电源电路
    5.8 本章小结
第六章 分布式在线主动均衡控制系统软件设计
    6.1 引言
    6.2 软件编译环境
    6.3 系统程序结构
        6.3.1 系统主程序
        6.3.2 充/放电模式下AD采集程序
        6.3.3 放电模式数据处理程序
        6.3.4 充电模式数据处理程序
        6.3.5 PI调节程序设计
        6.3.6 CAN通信代码设计
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表论文与成果
附录2 攻读硕士学位期间参与科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]锂电池SOC拐点修正安时积分实时估算方法[J]. 刘东,黄碧雄,王一全,严晓,王影.  储能科学与技术. 2019(05)
[2]车用磷酸铁锂电池高温搁置前后的性能研究[J]. 周龙,郑岳久.  电源技术. 2018(12)
[3]基于双扩展卡尔曼滤波的电池荷电状态估计[J]. 华显,付子义,郭向伟.  测控技术. 2018(11)
[4]基于单体一致性对动力锂电池性能的影响研究[J]. 黄保帅,张巍.  电源技术. 2018(09)
[5]基于STF＆LM算法的串联锂离子电池组不一致性辨识与状态估计[J]. 葛云龙,陈自强.  中国电机工程学报. 2018(14)
[6]动力电池管理系统[J]. 刘志茹.  电气工程应用. 2018(01)
[7]动力电池管理系统[J]. 刘志茹.  电气工程应用. 2018 (01)
[8]基于BP神经网络法估算动力电池SOC[J]. 张传伟,李林阳,赵东刚.  电源技术. 2017(09)
[9]电动汽车锂电池组高效主动均衡的研究与测试[J]. 焦亚田,谢长君,汤泽波,程哲,全书海.  汽车工程. 2017(08)
[10]锂电池组均衡充放电控制策略研究[J]. 梁波,齐江江,李玉忍,王鹏.  西北工业大学学报. 2017(04)

博士论文
[1]电动汽车BMS关键技术研究及硬件在环测试系统构建[D]. 邵玉龙.吉林大学 2018
[2]电动汽车电池荷电状态估计及均衡技术研究[D]. 郭向伟.华南理工大学 2016
[3]非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D]. 杨萌.哈尔滨工程大学 2010
[4]非线性滤波方法在导航系统中的应用研究[D]. 李涛.国防科学技术大学 2003

硕士论文
[1]电动汽车锂离子电池主动均衡系统的研究与设计[D]. 华彬.湖南大学 2018
[2]锂离子电池组充电与均衡控制研究[D]. 胡永新.合肥工业大学 2018
[3]基于单体电池组SOC估算的均衡管理研究[D]. 阚英哲.重庆理工大学 2018
[4]动力锂离子电池一致性制造工艺研究[D]. 冀承林.河北工业大学 2017
[5]锂动力电池组主动均衡控制系统设计[D]. 姬祥.西安建筑科技大学 2016
[6]基于SOC的电动汽车锂动力电池组主动均衡方法研究[D]. 刘帅帅.合肥工业大学 2016
[7]基于内阻检测的锂电池健康状态估计研究[D]. 刘江波.武汉理工大学 2015
[8]动力锂电池组均衡技术的研究与实现[D]. 李关艳.武汉理工大学 2015
[9]磷酸铁锂电池组动态均衡技术的研究[D]. 蒋玮栋.华北电力大学 2015
[10]车用锂离子电池SOC和电池容量估算研究[D]. 熊刚.中南大学 2014



本文编号：3675415