电动汽车锂离子电池均衡控制技术研究
发布时间：2021-08-29 08:41
随着科技的进步、汽车行业的发展和不可再生能源的消耗,电动汽车逐渐成为了主要的发展方向。锂离子电池由于其外特性表现出来的具有宽广的平台逐渐成为了电动汽车动力源的最佳选择。但单体电池间存在的不一致性制约着电动汽车的发展,并会对串联电池组的影响加剧,这种不一致性会在使用过程中加剧,并使单体电池的寿命快速衰减,直至失效,以至于单体电池远远达不到出厂时说明的使用年限。要实现大容量离子电池组的可靠应用,电池组性能的改善、寿命的延长的离不开有效的电池均衡系统,电池均衡技术的研究也是电池管理系统研究的热点。本文的主要研究内容分为以下几个部分:1)对发展电动汽车意义、电动汽车带来的什么技术,以及国内外研究现状和发展趋势进行了介绍,分析了各类BMS中均衡系统现存问题和其优缺点。因电压均衡可能会造成电池的过度均衡,且在线均衡的过程中也不适用容量均衡的,本文因此提出了采用SOC均衡的方法。2)通过HPPC实验测试实现高精度的锂离子电池在线辨识。在进行特性测试获得OCV-SOC曲线,和电池容量参数,并分析现有模型,在Matlab/Simulink中建立改进的Thevenin锂离子电池模型。将试验得到的锂离子电池...
【文章来源】：广西科技大学广西壮族自治区
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二阶Thevenin模型
了 SOC 估算模块，具体参数由下节实验所得，并采用了步进行的融合算法，而不是直接使用电压查表法来进行路，一个 RC 回路用来描述电池内部的浓差极化进程电化学极化进程并进行各自的分析考虑，这将使得模型时会更加准确。拟中，起始剩余容量为 0.8 时开始仿真，在 scope 中显示端电压仿真如图 3 所示，符合电池的放电特性，即可说的充放电特性。
在合理的范围之内，能满足实际需求，且因模型端电压的追踪效果滞后会导致有误差相对较大，但是不影响使用。所测得电压误差均未超过 0.03V，工具栏所显电压方差为 0.06367。而根据文[9]所述采用 Thevenin 模型，初期最大误差为 0.1V最后平缓后误差不超过 0.04V。城市工况下的模型精度对比分析为表 1 所示，其MAE 为平均绝对误差，RMSE 为均方根误差。对比实验可证明此模型精度可靠能够直接用于锂电池 SOC 的估算研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的电池管理系统的研究与设计[J]. 邓长征,赵侠,张晓燕. 科学技术与工程. 2018(21)
[2]基于Matlab/Simulink氢镍动力电池功率预估建模与仿真[J]. 郭峰,朱建新,张彤,李旦,易显科. 电源技术. 2018(05)
[3]基于Thevenin的锂离子动力电池建模实验研究[J]. 于跃,李昊,杨燕霞,徐今强. 计算机测量与控制. 2018(04)
[4]锂离子电池一致性筛选研究进展[J]. 王莉,谢乐琼,张干,何向明. 储能科学与技术. 2018(02)
[5]能量效率和工作温度对锂离子电池剩余寿命的影响[J]. 王帅,王月,苏小红,赵玲玲. 智能计算机与应用. 2018(01)
[6]集中式变压器电池组均衡电路的仿真研究[J]. 钟志贤,顾红灿,赵安东. 现代电子技术. 2018(04)
[7]磷酸铁锂电池滞回特性的修正算法研究[J]. 张彦会,李鑫,左红明. 广西科技大学学报. 2018(01)
[8]基于Simulink的锂电池建模仿真[J]. 胡勇,沈汉鑫,雷桥. 计算机测量与控制. 2017(12)
[9]CAN通信电路的干扰分析与抗干扰措施[J]. 尤程瑶,孙培德. 电子测量技术. 2017(11)
[10]锂电池分数阶建模与荷电状态研究[J]. 鲁伟,续丹,杨晴霞,周阳. 西安交通大学学报. 2017(07)
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]基于数据模型融合的电动车辆动力电池组状态估计研究[D]. 熊瑞.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]基于改进型PNGV等效模型的动力电池SOC估算方法的研究[D]. 孙张驰.合肥工业大学 2017
[2]基于改进Thevenin模型的磷酸铁锂电池SOC预测方法研究[D]. 宁倩慧.中北大学 2016
[3]智能电网电池管理系统的研究[D]. 孙庆乐.青岛科技大学 2016
[4]纯电动物流车电池荷电状态估计方法研究[D]. 周旋.电子科技大学 2016
[5]变电站用VRLA蓄电池SOC及SOH估计算法研究[D]. 冯真得.合肥工业大学 2016
[6]基于GGAP-RBF神经网络的纯电动客车蓄电池建模研究[D]. 刘瑞.长安大学 2015
[7]锂离子电池模型的建立及电池管理系统的研究[D]. 叶贞.武汉理工大学 2013
[8]基于EKF的电动汽车用锂离子电池SOC估算方法研究[D]. 刘浩.北京交通大学 2010
本文编号：3370307
【文章来源】：广西科技大学广西壮族自治区
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二阶Thevenin模型
了 SOC 估算模块，具体参数由下节实验所得，并采用了步进行的融合算法，而不是直接使用电压查表法来进行路，一个 RC 回路用来描述电池内部的浓差极化进程电化学极化进程并进行各自的分析考虑，这将使得模型时会更加准确。拟中，起始剩余容量为 0.8 时开始仿真，在 scope 中显示端电压仿真如图 3 所示，符合电池的放电特性，即可说的充放电特性。
在合理的范围之内，能满足实际需求，且因模型端电压的追踪效果滞后会导致有误差相对较大，但是不影响使用。所测得电压误差均未超过 0.03V，工具栏所显电压方差为 0.06367。而根据文[9]所述采用 Thevenin 模型，初期最大误差为 0.1V最后平缓后误差不超过 0.04V。城市工况下的模型精度对比分析为表 1 所示，其MAE 为平均绝对误差，RMSE 为均方根误差。对比实验可证明此模型精度可靠能够直接用于锂电池 SOC 的估算研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的电池管理系统的研究与设计[J]. 邓长征,赵侠,张晓燕. 科学技术与工程. 2018(21)
[2]基于Matlab/Simulink氢镍动力电池功率预估建模与仿真[J]. 郭峰,朱建新,张彤,李旦,易显科. 电源技术. 2018(05)
[3]基于Thevenin的锂离子动力电池建模实验研究[J]. 于跃,李昊,杨燕霞,徐今强. 计算机测量与控制. 2018(04)
[4]锂离子电池一致性筛选研究进展[J]. 王莉,谢乐琼,张干,何向明. 储能科学与技术. 2018(02)
[5]能量效率和工作温度对锂离子电池剩余寿命的影响[J]. 王帅,王月,苏小红,赵玲玲. 智能计算机与应用. 2018(01)
[6]集中式变压器电池组均衡电路的仿真研究[J]. 钟志贤,顾红灿,赵安东. 现代电子技术. 2018(04)
[7]磷酸铁锂电池滞回特性的修正算法研究[J]. 张彦会,李鑫,左红明. 广西科技大学学报. 2018(01)
[8]基于Simulink的锂电池建模仿真[J]. 胡勇,沈汉鑫,雷桥. 计算机测量与控制. 2017(12)
[9]CAN通信电路的干扰分析与抗干扰措施[J]. 尤程瑶,孙培德. 电子测量技术. 2017(11)
[10]锂电池分数阶建模与荷电状态研究[J]. 鲁伟,续丹,杨晴霞,周阳. 西安交通大学学报. 2017(07)
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]基于数据模型融合的电动车辆动力电池组状态估计研究[D]. 熊瑞.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]基于改进型PNGV等效模型的动力电池SOC估算方法的研究[D]. 孙张驰.合肥工业大学 2017
[2]基于改进Thevenin模型的磷酸铁锂电池SOC预测方法研究[D]. 宁倩慧.中北大学 2016
[3]智能电网电池管理系统的研究[D]. 孙庆乐.青岛科技大学 2016
[4]纯电动物流车电池荷电状态估计方法研究[D]. 周旋.电子科技大学 2016
[5]变电站用VRLA蓄电池SOC及SOH估计算法研究[D]. 冯真得.合肥工业大学 2016
[6]基于GGAP-RBF神经网络的纯电动客车蓄电池建模研究[D]. 刘瑞.长安大学 2015
[7]锂离子电池模型的建立及电池管理系统的研究[D]. 叶贞.武汉理工大学 2013
[8]基于EKF的电动汽车用锂离子电池SOC估算方法研究[D]. 刘浩.北京交通大学 2010
本文编号：3370307
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