电动汽车动力锂电池建模、仿真及均衡控制研究
发布时间：2021-02-16 20:16
随着各国政府越来越重视能源安全及环境保护,电动汽车逐渐成为世界汽车行业发展的重要方向。由于电池制造技术和生产工艺的复杂性导致电池单体间性能存在差异,需要电池管理系统对电池组进行监测和管理。电池建模是电池管理系统开发的关键,电池模型不仅能反映电池特性,还能为均衡控制提供支撑。本文选取磷酸铁锂动力电池作为研究对象展开特性分析,提出了一种考虑滞回电压及动态参数的改进等效电路模型,以此提高电池模型的仿真精度;同时,为改善电池组不一致性问题,设计了基于同轴多绕组的双向反激式均衡控制系统,并在Matlab/Simulink环境中完成了电池模型精确性和均衡系统有效性的仿真验证。本研究为电动汽车的电池管理系统研发提供了一种有效的手段,主要内容包括:1、锂离子电池工作原理及性能参数。总结了动力电池的发展,介绍了锂离子电池成为电动汽车动力电池主流的原因,分析了锂离子电池的工作原理和性能参数,并搭建了动力电池测试平台用于开展性能测试实验。2、动力锂电池建模及参数辨识研究。基于动力电池测试平台对磷酸铁锂电池展开了特性分析,针对滞回电压特性及电池参数动态变化特征,提出了一种改进的等效电路模型,通过混合脉冲功率特...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电动汽车BMS开发流程图
1绪论3等效电路模型主要是基于电池的外特性分析，通过常用的电阻、电容、电压源等电子元器件搭建合理的电路来实现电池工作中所展现出来的阻性和容性等工作特性。相较于其他两类电池模型，等效电路模型的数学关系较为直观，模型参数易于获得，更具有实用性和适用性[15,16]。目前，等效电路模型常见的主要有Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型、GNL模型[17-20]。（1）Rint模型Rint模型是最基础的一种电池模型，该模型简化了电池内部的复杂电化学反应，将电池参数关系进行了线性化处理，忽略了电池极化效应的影响，该模型属于理想模型，其结构如图1.2所示，该模型并不能准确地模拟电池实际工作状态，不适用于对估算精度要求高的电池仿真中。图1.2Rint模型其中，Uoc为电池电动势；UL为电池端电压；R为电池内阻；I为工作电流。（2）Thevenin模型Thevenin模型是在Rint模型的基础上发展而来，属于非线性模型的一种，其结构如图1.3所示。该模型相比Rint模型多了一个RC网络，考虑了电池实际工作时的极化效应，能够较好的反映电池充放电过程中的瞬态与稳态特性，提升了模型的仿真精度，在锂电池仿真领域有一定的使用范围。图1.3Thevenin模型其中，Uoc为电池电动势；UL为电池端电压；R0为欧姆内阻；Rp、Cp分别为电池的极化电阻和极化电容；I为工作电流。
1绪论3等效电路模型主要是基于电池的外特性分析，通过常用的电阻、电容、电压源等电子元器件搭建合理的电路来实现电池工作中所展现出来的阻性和容性等工作特性。相较于其他两类电池模型，等效电路模型的数学关系较为直观，模型参数易于获得，更具有实用性和适用性[15,16]。目前，等效电路模型常见的主要有Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型、GNL模型[17-20]。（1）Rint模型Rint模型是最基础的一种电池模型，该模型简化了电池内部的复杂电化学反应，将电池参数关系进行了线性化处理，忽略了电池极化效应的影响，该模型属于理想模型，其结构如图1.2所示，该模型并不能准确地模拟电池实际工作状态，不适用于对估算精度要求高的电池仿真中。图1.2Rint模型其中，Uoc为电池电动势；UL为电池端电压；R为电池内阻；I为工作电流。（2）Thevenin模型Thevenin模型是在Rint模型的基础上发展而来，属于非线性模型的一种，其结构如图1.3所示。该模型相比Rint模型多了一个RC网络，考虑了电池实际工作时的极化效应，能够较好的反映电池充放电过程中的瞬态与稳态特性，提升了模型的仿真精度，在锂电池仿真领域有一定的使用范围。图1.3Thevenin模型其中，Uoc为电池电动势；UL为电池端电压；R0为欧姆内阻；Rp、Cp分别为电池的极化电阻和极化电容；I为工作电流。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车锂离子电池集总参数RC等效电路模型[J]. 任晓霞,郭王娜. 储能科学与技术. 2019(05)
[2]加氢基础设施发展现状与展望[J]. 于蓬,谭文娜,王健,吕永健. 汽车实用技术. 2019(16)
[3]基于改进HPPC锂离子电池内阻测试方法研究[J]. 韦海燕,钟腾云,潘海鸿,陈琳. 电源技术. 2019(08)
[4]锂电池组剩余电量SOC估算方法的分析与研究[J]. 李名莉,邱兵涛,贾琳鹏. 自动化仪表. 2019(04)
[5]锂离子电池剩余容量与剩余寿命预测[J]. 谢建刚,李其仲,黄妙华,王树坤. 电源技术. 2018(10)
[6]锂电池管理系统BMS硬件保护系统架构设计实现[J]. 尤勇,罗丙寅. 集成电路应用. 2018(08)
[7]锂离子电池循环寿命研究综述[J]. 陶文玉,张敏,徐霁旸. 电源技术. 2018(07)
[8]我国燃料电池标准化发展及现状介绍[J]. 陈晨,于好. 电器工业. 2018(07)
[9]电动汽车锂离子电池健康状态估算及寿命预测方法综述[J]. 何洋,彭以平. 汽车实用技术. 2018(11)
[10]锂离子动力电池技术现状及发展趋势[J]. 刘焱,胡清平,陶芝勇,李新海,黄泽伟,曾坚义. 中国高新科技. 2018(07)
硕士论文
[1]面向纯电动汽车仿真的动力电池建模与SOC估计算法研究[D]. 张东明.郑州大学 2019
[2]动力电池主动均衡系统关键技术研究[D]. 张加林.哈尔滨工业大学 2018
[3]电动汽车电池组主动均衡控制策略研究及系统实现[D]. 王吉庆.吉林大学 2018
[4]磷酸铁锂电池建模仿真与均衡策略研究[D]. 陈哲群.深圳大学 2017
[5]基于荷电状态估计的电动汽车动力电池组均衡控制研究[D]. 孙延帅.吉林大学 2017
[6]MH-Ni动力电池的建模与SOC估算[D]. 许可珍.北方工业大学 2017
[7]电动汽车电池组的均衡管理系统设计[D]. 杜浩.河南师范大学 2017
[8]动力电池组充电过程中主动均衡策略研究[D]. 刘秀岗.吉林大学 2017
[9]锂离子电池等效模型参数辨识研究[D]. 陈忠霞.山东科技大学 2017
[10]电动汽车动力电池组均衡系统设计与研究[D]. 夏达兴.湖南大学 2017
本文编号：3036879
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电动汽车BMS开发流程图
1绪论3等效电路模型主要是基于电池的外特性分析，通过常用的电阻、电容、电压源等电子元器件搭建合理的电路来实现电池工作中所展现出来的阻性和容性等工作特性。相较于其他两类电池模型，等效电路模型的数学关系较为直观，模型参数易于获得，更具有实用性和适用性[15,16]。目前，等效电路模型常见的主要有Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型、GNL模型[17-20]。（1）Rint模型Rint模型是最基础的一种电池模型，该模型简化了电池内部的复杂电化学反应，将电池参数关系进行了线性化处理，忽略了电池极化效应的影响，该模型属于理想模型，其结构如图1.2所示，该模型并不能准确地模拟电池实际工作状态，不适用于对估算精度要求高的电池仿真中。图1.2Rint模型其中，Uoc为电池电动势；UL为电池端电压；R为电池内阻；I为工作电流。（2）Thevenin模型Thevenin模型是在Rint模型的基础上发展而来，属于非线性模型的一种，其结构如图1.3所示。该模型相比Rint模型多了一个RC网络，考虑了电池实际工作时的极化效应，能够较好的反映电池充放电过程中的瞬态与稳态特性，提升了模型的仿真精度，在锂电池仿真领域有一定的使用范围。图1.3Thevenin模型其中，Uoc为电池电动势；UL为电池端电压；R0为欧姆内阻；Rp、Cp分别为电池的极化电阻和极化电容；I为工作电流。
1绪论3等效电路模型主要是基于电池的外特性分析，通过常用的电阻、电容、电压源等电子元器件搭建合理的电路来实现电池工作中所展现出来的阻性和容性等工作特性。相较于其他两类电池模型，等效电路模型的数学关系较为直观，模型参数易于获得，更具有实用性和适用性[15,16]。目前，等效电路模型常见的主要有Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型、GNL模型[17-20]。（1）Rint模型Rint模型是最基础的一种电池模型，该模型简化了电池内部的复杂电化学反应，将电池参数关系进行了线性化处理，忽略了电池极化效应的影响，该模型属于理想模型，其结构如图1.2所示，该模型并不能准确地模拟电池实际工作状态，不适用于对估算精度要求高的电池仿真中。图1.2Rint模型其中，Uoc为电池电动势；UL为电池端电压；R为电池内阻；I为工作电流。（2）Thevenin模型Thevenin模型是在Rint模型的基础上发展而来，属于非线性模型的一种，其结构如图1.3所示。该模型相比Rint模型多了一个RC网络，考虑了电池实际工作时的极化效应，能够较好的反映电池充放电过程中的瞬态与稳态特性，提升了模型的仿真精度，在锂电池仿真领域有一定的使用范围。图1.3Thevenin模型其中，Uoc为电池电动势；UL为电池端电压；R0为欧姆内阻；Rp、Cp分别为电池的极化电阻和极化电容；I为工作电流。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车锂离子电池集总参数RC等效电路模型[J]. 任晓霞,郭王娜. 储能科学与技术. 2019(05)
[2]加氢基础设施发展现状与展望[J]. 于蓬,谭文娜,王健,吕永健. 汽车实用技术. 2019(16)
[3]基于改进HPPC锂离子电池内阻测试方法研究[J]. 韦海燕,钟腾云,潘海鸿,陈琳. 电源技术. 2019(08)
[4]锂电池组剩余电量SOC估算方法的分析与研究[J]. 李名莉,邱兵涛,贾琳鹏. 自动化仪表. 2019(04)
[5]锂离子电池剩余容量与剩余寿命预测[J]. 谢建刚,李其仲,黄妙华,王树坤. 电源技术. 2018(10)
[6]锂电池管理系统BMS硬件保护系统架构设计实现[J]. 尤勇,罗丙寅. 集成电路应用. 2018(08)
[7]锂离子电池循环寿命研究综述[J]. 陶文玉,张敏,徐霁旸. 电源技术. 2018(07)
[8]我国燃料电池标准化发展及现状介绍[J]. 陈晨,于好. 电器工业. 2018(07)
[9]电动汽车锂离子电池健康状态估算及寿命预测方法综述[J]. 何洋,彭以平. 汽车实用技术. 2018(11)
[10]锂离子动力电池技术现状及发展趋势[J]. 刘焱,胡清平,陶芝勇,李新海,黄泽伟,曾坚义. 中国高新科技. 2018(07)
硕士论文
[1]面向纯电动汽车仿真的动力电池建模与SOC估计算法研究[D]. 张东明.郑州大学 2019
[2]动力电池主动均衡系统关键技术研究[D]. 张加林.哈尔滨工业大学 2018
[3]电动汽车电池组主动均衡控制策略研究及系统实现[D]. 王吉庆.吉林大学 2018
[4]磷酸铁锂电池建模仿真与均衡策略研究[D]. 陈哲群.深圳大学 2017
[5]基于荷电状态估计的电动汽车动力电池组均衡控制研究[D]. 孙延帅.吉林大学 2017
[6]MH-Ni动力电池的建模与SOC估算[D]. 许可珍.北方工业大学 2017
[7]电动汽车电池组的均衡管理系统设计[D]. 杜浩.河南师范大学 2017
[8]动力电池组充电过程中主动均衡策略研究[D]. 刘秀岗.吉林大学 2017
[9]锂离子电池等效模型参数辨识研究[D]. 陈忠霞.山东科技大学 2017
[10]电动汽车动力电池组均衡系统设计与研究[D]. 夏达兴.湖南大学 2017
本文编号：3036879
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3036879.html
