基于电感的电池主动均衡研究
发布时间：2021-10-16 16:59
随着石油、煤炭等不可再生能源的不断减少,以及世界各国对环境重视度的提高,可替代清洁能源的话题受到持续的关注。作为民用产品的主要能源消耗之一,汽车的动力来源已经从传统的石油逐渐发展到天然气、乙醇、油电混合等,而纯电动汽车产业近年发展迅速。作为纯电动汽车的动力源,由多节电池单体串联形成的大容量电池组之间的电池容量不一致问题亟需解决。本课题基于电感的均衡拓扑,设计了一种电动汽车动力锂电池组主动均衡方案,解决因电池组间容量差异导致的电池组使用寿命减少和电动汽车续航里程降低等问题。本文根据电池的剩余容量与电池的荷电状态（State of Charge,SOC）的互表关系,建立电池的数学模型,通过实验辨识出型号为IFP1865140的锂电池模型中与电压、SOC有关的各个参数值,并确定以电池组电压作为电池组均衡开启的指标。以电感为储能元件,建立了电流递减式均衡拓扑来进行电池组间能量的转移;根据电池在电池组中不同的位置,分析电路的电流特性,并根据电池当前SOC确定均衡开启的时间与驱动信号的占空比,以此设计基于电流递减式均衡拓扑的电池均衡的控制策略。比较各类基于电感的电池均衡方案的拓扑结构的复杂度和各类...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１国内新能源汽车??
图１．２串联锂电池组??Ｆｉｇｌ?．２?Ｓｅｒｉｅｓ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｂａｔｔｅｒｙ?ｐａｃｋ??池外部环境的差异，电池组中各单体异，造成这种差异的原因很多，可以锂电池单体间产生不一致的具体原因：??能导致的不一致性??由于要用到正负电极和电解质等多种产时的原材料不一致；其次电池生产会相应的影响电池的参数。这些由生少或降低不一致性的范围，而无法做有可能不一致。??大不一致性??的不一致性，在经过电池不同应用的自放电率等都会随着充放电循环次数
图２．７单体电压和充电电流??Ｆｉｇ２．７?Ｓｉｎｇｌｅ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｃｈａｒｇｉｎｇ?ｃｕｒｒｅｎｔ??从电池的充电数据中提取１０００组数据进行模型参数辨识，图２．８为辨识的基??本原理。通常采用逼近的方法来获得对象参数０的估计值和幻：在ｙｔ时刻，首先根??据ａ－１）时刻的参数估计值和４－１）与当前和历史输入输出数据＜幻，计算出当前??系统输出预报值：??ｍ?＝?（ｐ＼ｋ）６｛ｋ－＼）?（２．５）??预报误差为：??ｅ｛ｋ）?＝?ｙ｛ｋ）－ｙ｛ｋ－＼）?（２．６）??式中，Ｋ幻为系统的实际输入。??然后将预报误差ｅ（幻反馈到辨识算法中，在特定的规则下，计算出／ｔ时刻的模??型参数值＾：幻，并以此更新模型参数值。按照此步骤循环迭代，直至描述规则的??函数取得最小值，即可得到模型参数估计值。??—（，１－??ｊ?ｍｍｓ??＞?—————??ｃ（ｋ）???５?ｍｍｅ??—???ｍ???￥?ｍｍ????图２．８辨识原理框图??Ｆｉｇ２．８?Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ??目前系统辨识的方法有最小二乘法［５ｉ］、多变量系统法［５２］和极大似然法本??课题采用改进的最小二乘法
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑内阻时变特性的电池状态估计方法[J]. 程志辉,黄宇. 计算机测量与控制. 2016(11)
[2]电动汽车锂电池标准与测试探讨[J]. 吴盛军,袁晓冬,徐青山,李强,吕振华. 电源技术. 2016(11)
[3]国内外电动汽车发展现状与趋势[J]. 刘卓然,陈健,林凯,赵英杰,许海平. 电力建设. 2015(07)
[4]纯电动汽车动力锂电池Nernst模型参数辨识[J]. 毕军,康燕琼,邵赛. 汽车工程. 2015(06)
[5]串联电池组双向全桥SOC均衡控制系统设计[J]. 孙金磊,逯仁贵,魏国,郭尧,朱春波. 电机与控制学报. 2015(03)
[6]电动汽车充电基础设施规划中若干关键问题的研究与建议[J]. 肖湘宁,温剑锋,陶顺,李秋硕. 电工技术学报. 2014(08)
[7]基于最优路径选择的电池组主动均衡方法研究[J]. 王顺利,安文倩,夏承成,屈维,蒋正钢. 计算机测量与控制. 2014(05)
[8]一种磷酸铁锂动力电池组主动均衡充电系统[J]. 邱斌斌,刘和平,杨金林,胡勇,郭军,余阳. 电工电能新技术. 2014(01)
[9]动力锂离子电池分布参数等效电路模型研究[J]. 陈大分,姜久春,王占国,段瑶娟,张言茹,时玮. 电工技术学报. 2013(07)
[10]一种新颖的动力电池均衡方法研究[J]. 宋海飞,曹亚,王艳. 电力电子技术. 2013(04)
硕士论文
[1]电动汽车电池均衡技术的研究[D]. 陈志.南京航空航天大学 2014
本文编号：3440176
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１国内新能源汽车??
图１．２串联锂电池组??Ｆｉｇｌ?．２?Ｓｅｒｉｅｓ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｂａｔｔｅｒｙ?ｐａｃｋ??池外部环境的差异，电池组中各单体异，造成这种差异的原因很多，可以锂电池单体间产生不一致的具体原因：??能导致的不一致性??由于要用到正负电极和电解质等多种产时的原材料不一致；其次电池生产会相应的影响电池的参数。这些由生少或降低不一致性的范围，而无法做有可能不一致。??大不一致性??的不一致性，在经过电池不同应用的自放电率等都会随着充放电循环次数
图２．７单体电压和充电电流??Ｆｉｇ２．７?Ｓｉｎｇｌｅ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｃｈａｒｇｉｎｇ?ｃｕｒｒｅｎｔ??从电池的充电数据中提取１０００组数据进行模型参数辨识，图２．８为辨识的基??本原理。通常采用逼近的方法来获得对象参数０的估计值和幻：在ｙｔ时刻，首先根??据ａ－１）时刻的参数估计值和４－１）与当前和历史输入输出数据＜幻，计算出当前??系统输出预报值：??ｍ?＝?（ｐ＼ｋ）６｛ｋ－＼）?（２．５）??预报误差为：??ｅ｛ｋ）?＝?ｙ｛ｋ）－ｙ｛ｋ－＼）?（２．６）??式中，Ｋ幻为系统的实际输入。??然后将预报误差ｅ（幻反馈到辨识算法中，在特定的规则下，计算出／ｔ时刻的模??型参数值＾：幻，并以此更新模型参数值。按照此步骤循环迭代，直至描述规则的??函数取得最小值，即可得到模型参数估计值。??—（，１－??ｊ?ｍｍｓ??＞?—————??ｃ（ｋ）???５?ｍｍｅ??—???ｍ???￥?ｍｍ????图２．８辨识原理框图??Ｆｉｇ２．８?Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ??目前系统辨识的方法有最小二乘法［５ｉ］、多变量系统法［５２］和极大似然法本??课题采用改进的最小二乘法
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑内阻时变特性的电池状态估计方法[J]. 程志辉,黄宇. 计算机测量与控制. 2016(11)
[2]电动汽车锂电池标准与测试探讨[J]. 吴盛军,袁晓冬,徐青山,李强,吕振华. 电源技术. 2016(11)
[3]国内外电动汽车发展现状与趋势[J]. 刘卓然,陈健,林凯,赵英杰,许海平. 电力建设. 2015(07)
[4]纯电动汽车动力锂电池Nernst模型参数辨识[J]. 毕军,康燕琼,邵赛. 汽车工程. 2015(06)
[5]串联电池组双向全桥SOC均衡控制系统设计[J]. 孙金磊,逯仁贵,魏国,郭尧,朱春波. 电机与控制学报. 2015(03)
[6]电动汽车充电基础设施规划中若干关键问题的研究与建议[J]. 肖湘宁,温剑锋,陶顺,李秋硕. 电工技术学报. 2014(08)
[7]基于最优路径选择的电池组主动均衡方法研究[J]. 王顺利,安文倩,夏承成,屈维,蒋正钢. 计算机测量与控制. 2014(05)
[8]一种磷酸铁锂动力电池组主动均衡充电系统[J]. 邱斌斌,刘和平,杨金林,胡勇,郭军,余阳. 电工电能新技术. 2014(01)
[9]动力锂离子电池分布参数等效电路模型研究[J]. 陈大分,姜久春,王占国,段瑶娟,张言茹,时玮. 电工技术学报. 2013(07)
[10]一种新颖的动力电池均衡方法研究[J]. 宋海飞,曹亚,王艳. 电力电子技术. 2013(04)
硕士论文
[1]电动汽车电池均衡技术的研究[D]. 陈志.南京航空航天大学 2014
本文编号：3440176
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