基于剩余可用能量的动力电池组均衡方法研究

发布时间：2020-10-02 11:10

　　经过多年研究,电池均衡技术发展迅速,主要形成了两个研究热点,分别是电池均衡拓扑开发和均衡控制算法研究。针对目前常用均衡判定指标如SOC、电池端电压等存在的问题,基于现有研究,本文将电池组剩余可用能量及均衡时间作为均衡目标,提出一种电池组新型分组均衡方法。首先研究了表征锂电池特性的性能参数,分析了电池不一致性的成因、影响,基于统计学指标知识提出了单体电池不一致性定量分析方法,并分析了常见不一致性评判指标的特点及不一致性的解决思路。分析并总结了常见的电池等效电路模型的优缺点,选取SOC估算用等效电路模型,并建立电路模型状态方程,通过改进HPPC实验对此模型的开路电压及极化相关参数进行辨识,提出一种改进扩展卡尔曼滤波SOC估算算法并将其用于SOC估算过程,以得到本文所需SOC值。然后在对比研究传统主动均衡电路基础上,提出一种基于Cuk电路及Buck-Boost电路的分组均衡拓扑,通过分析现有的均衡判定指标的优缺点,从能量角度切入,在SOC基础上提出剩余可用能量,为了优化均衡能量转移路径,运用粒子群优化算法,将电池模组剩余可用能量及均衡时间共同作为均衡目标函数,保证均衡目标函数最大化前提下,以不同的电池均衡电量转移阵为研究对象并对其进行优化求解,求得最终的均衡电量转移阵后,便可得到相应的优化的均衡时间阵以及能量转移方向,优化均衡过程。最后进行了对比实验,分别是SOC估算算法精度对比实验以及均衡效果实验。SOC估算算法精度对比实验的实验结果表明提出的改进扩展卡尔曼滤波SOC估算算法的估算精度高于传统扩展卡尔曼滤波SOC估算算法精度。均衡效果实验的实验结果表明本文提出的均衡方法可行且具有一定的优越性,可有效降低均衡时间,提高电池组剩余可用能量及能量利用率。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM912
【部分图文】：

关系曲线,关系曲线,开路电压,电池

第三章电池 SOC 估算方法中可以看出，辨识出的开路电压较好的体现了SOC-U0%区间内电池开路电压ocU斜率较小。表 3. 2 Uoc-SOC 对应表Tab 3.2 Uoc-SOC corresponding result table0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.83.721 3.804 3.856 3.904 3.951 3.981 4.003 4.0

变化图,欧姆内阻,内阻,充放电

合肥工业大学学术硕士研究生学位论文表 3. 3 充电时欧姆内阻和放电时欧姆内阻参数表Tab 3.3 ohm internal resistance parameter table0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.81.18 1.15 1.14 1.16 1.13 1.10 1.09 1.00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.81.14 1.17 1.09 1.14 1.07 1.11 1.06 1.0

拓扑图,能量转移,单体,电容式

第四章基于剩余可用能量的均衡控制方法研可将将非消耗型均衡分为四类：相邻单、单体与额外存储单元间能量转移和任能量转移，该拓扑模型属于任意单体间能量转移型过开关与电容的配合操作来完成均衡过单体间能量转移型类似，实现原理不尽作开关将能量由高电量单体向电容转移速度较快。

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