大规模锂离子电池组不一致性辨识与均衡方法研究

发布时间：2020-03-23 00:35

【摘要】：为了解决环境污染这一制约社会健康发展的重大问题,改善能源结构、使用更加绿色的新能源是大势所趋。在新能源的应用中储能装置发挥着不可或缺的作用,其中锂离子电池由于具有高能量密度、高功率密度、使用寿命长、环境友好等优点,得到了广泛的应用。在大型应用场合中,为了满足对电压、电流和容量的要求,通常需要将很大数目的锂离子电池串并联起来使用,由此伴随着安全性、耐久性、不一致性等问题。针对这些问题,本文研究了对大规模锂离子电池组电荷状态(SOC)的不一致性进行估计和均衡的方法。对大规模锂离子电池组的SOC进行不一致性估计可以确保电池组的安全使用。估计电池的SOC需要对电池构建模型,传统常采用等效电路模型,该模型使用电阻、电容等元器件对电池的输入与输出特性进行模拟,结构简单,但需要频繁更新参数。目前越来越多的研究采用电化学模型估计电池SOC,电化学模型具有考虑电池内部变量并且可以用于更进一步电池管理的优点。研究大量电池串联组成的电池组的SOC,如果单独对每个电池进行建模,计算量将非常大且难以实现,本研究提出一种对锂离子电池组SOC不一致性估计的新的流程,该流程使用“平均-偏差模型”,其中平均模型采用电化学模型,具有精确度高且对单变量不敏感的优点,可以反映电池组的整体特性;偏差使用径向基函数网络描述,可以在得出电池组SOC不一致性的同时平衡估计的精确度和计算量。为了最大化锂离子电池组的容量,需要先均衡电池组SOC的不一致性。在了解现有电池均衡电路方法的基础上,本文对综合性能较好的开关电容电路进行改进,设计了一种原创的开关电容均衡电路用于均衡电池组SOC的不一致性。此电路采用模块化结构,在模块内和模块间均采用循环方式与均衡电容连接,不仅可以提高均衡效率减少均衡时间,而且可以减少电路元器件的使用,使得电路的实现更加容易。本文接下来通过对该电路进行仿真和分析,验证了此电路能够更好更快地均衡电池组SOC的不一致性。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM912

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本文编号：2595873