温度影响下动力锂电池建模与均衡管理研究
发布时间：2021-12-08 23:15
随着全球能源危机与环境问题的凸显,以电动汽车为代表的新能源技术变革逐渐成为世界各国竞相争夺的制高点。作为复杂的电化学系统,动力电池在使用过程中的高度非线性和成组后的一致性问题是制约电动汽车发展的主要因素。围绕当前电池管理领域的前沿和热点问题,本文从电池建模和均衡管理两个方面展开研究,采用理论与实验相结合的方法,借助现代计算机仿真及数据处理技术搭建锂电池等效电路模型以及电池组均衡仿真模型,旨在提高锂电池建模精度以及优化均衡策略。本文选取A123磷酸铁锂电池为例,通过不同温度下特性测试实验,分析电池开路电压、容量、库伦效率以及内阻等参数随温度的变化关系,总结上述参数在不同温度下的变化规律,用于指导电池建模。针对滞回效应对锂电池荷电状态估计的影响,对不同区间的滞回误差进行分析,指出磷酸铁锂电池建模不可忽略滞回效应的影响。通过对比不同温度下滞回电压分布曲线,总结出其随温度升高呈指数衰减的规律且衰减速度受荷电状态影响。进一步提出锂电池等效滞回模型,借助小倍率恒流充放电和标准城市循环工况分别对模型的开路电压以及内阻参数进行辨析。最后利用Simulink工具搭建出考虑热效应的电池仿真模型,仿真结果显...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磷酸铁锂电池单体Simulink仿真模型
图 3.13 磷酸铁锂电池近似开路电压模型图 3.13 中，为了反映电池的电压随电流累计变化的变化关系，采用拟电池的电动势，其结构组成主要包括开路电压 OCV 和滞回电压两OCV 模型依据电池特性测试结果，将各温度下的 OCV- SOC 以查找。滞回电压模型则依据公式（3.6）搭建。图 3.14 磷酸铁锂电池欧姆内阻模型了能够体现内阻随温度的变化，本文采用 Simscape 中的可变电阻模阻值可根据查找表中的数据随时更新，因此能够更好的仿真锂电池变性。为了能够体现电池内部发热对电池温度的影响，特别计算了率，通过与外部的热吸收模型配合可以转化为电池的温升值。
交换的模块等。相比于纯数据驱动的电池模型而言，这种建模方法还原真实物理元器件的电力学特性，提高电池模型的仿真精度。图 3.13 磷酸铁锂电池近似开路电压模型图 3.13 中，为了反映电池的电压随电流累计变化的变化关系，采用拟电池的电动势，其结构组成主要包括开路电压 OCV 和滞回电压两OCV 模型依据电池特性测试结果，将各温度下的 OCV- SOC 以查找。滞回电压模型则依据公式（3.6）搭建。
【参考文献】：
期刊论文
[1]C.M.Shepherd电池模型在纯电动汽车整车建模仿真中的应用[J]. 吴春风,章桐,宋珂. 机电一体化. 2017(05)
[2]基于动态模糊阈值的电池组均衡策略优化[J]. 刘征宇,马亚东,孙庆,汤伟. 中国机械工程. 2017(05)
[3]锂离子电池组充放电均衡器及均衡策略[J]. 刘红锐,张昭怀. 电工技术学报. 2015(08)
[4]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)
[5]电池组用荷电状态均衡充电模糊控制策略[J]. 邱斌斌,王智弘,李程,吴铁山. 电源学报. 2015(02)
[6]磷酸铁锂电池组均衡控制策略及荷电状态估计算法[J]. 冯飞,宋凯,逯仁贵,魏国,朱春波. 电工技术学报. 2015(01)
[7]典型温度下磷酸铁锂电池PNGV模型研究[J]. 韩宗奇,刘吉良,朱洪波,王立强,杨璐. 燕山大学学报. 2012(03)
[8]电动汽车电池等效电路模型的分类和特点[J]. 贾玉健,解大,顾羽洁,艾芊,金之检,顾洁. 电力与能源. 2011(06)
[9]电动汽车电池非线性等效电路模型的研究[J]. 林成涛,仇斌,陈全世. 汽车工程. 2006(01)
博士论文
[1]动力锂电池的建模、状态估计及管理策略研究[D]. 汪玉洁.中国科学技术大学 2017
[2]用于寒地的电动汽车锂电池荷电状态估计及均衡策略研究[D]. 冯飞.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于磷酸铁锂单体电池荷电状态的均衡算法研究[D]. 张树梅.上海交通大学 2015
[4]车用锂离子动力电池组的一致性研究[D]. 郑岳久.清华大学 2014
[5]HEV锂离子电池组管理关键技术研究[D]. 吴铁洲.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]考虑温度影响的磷酸铁锂电池建模及SOC估算研究[D]. 曹成荣.合肥工业大学 2017
[2]BMS中SOC估算与主动均衡控制策略的研究[D]. 赵娜.北京交通大学 2017
[3]锂离子电池模型参数辨识及SOC预测仿真分析[D]. 李晓黔.兰州交通大学 2016
[4]锂离子动力电池电化学建模与仿真研究[D]. 殷明月.吉林大学 2016
[5]基于改进单粒子模型的锂离子电池组充电策略研究[D]. 刘璇.哈尔滨工业大学 2016
[6]大容量串联锂电池SOC估算及均衡控制[D]. 张迪.燕山大学 2016
[7]电动汽车电池组均衡系统设计及控制策略研究[D]. 贺虹.吉林大学 2015
[8]动力锂电池组均衡技术的研究与实现[D]. 李关艳.武汉理工大学 2015
[9]电动汽车用锂动力电池组均衡系统开发及其策略研究[D]. 韦德启.合肥工业大学 2015
[10]磷酸铁锂动力电池组主动均衡系统的研究[D]. 邱实.武汉理工大学 2014
本文编号：3529431
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磷酸铁锂电池单体Simulink仿真模型
图 3.13 磷酸铁锂电池近似开路电压模型图 3.13 中，为了反映电池的电压随电流累计变化的变化关系，采用拟电池的电动势，其结构组成主要包括开路电压 OCV 和滞回电压两OCV 模型依据电池特性测试结果，将各温度下的 OCV- SOC 以查找。滞回电压模型则依据公式（3.6）搭建。图 3.14 磷酸铁锂电池欧姆内阻模型了能够体现内阻随温度的变化，本文采用 Simscape 中的可变电阻模阻值可根据查找表中的数据随时更新，因此能够更好的仿真锂电池变性。为了能够体现电池内部发热对电池温度的影响，特别计算了率，通过与外部的热吸收模型配合可以转化为电池的温升值。
交换的模块等。相比于纯数据驱动的电池模型而言，这种建模方法还原真实物理元器件的电力学特性，提高电池模型的仿真精度。图 3.13 磷酸铁锂电池近似开路电压模型图 3.13 中，为了反映电池的电压随电流累计变化的变化关系，采用拟电池的电动势，其结构组成主要包括开路电压 OCV 和滞回电压两OCV 模型依据电池特性测试结果，将各温度下的 OCV- SOC 以查找。滞回电压模型则依据公式（3.6）搭建。
【参考文献】：
期刊论文
[1]C.M.Shepherd电池模型在纯电动汽车整车建模仿真中的应用[J]. 吴春风,章桐,宋珂. 机电一体化. 2017(05)
[2]基于动态模糊阈值的电池组均衡策略优化[J]. 刘征宇,马亚东,孙庆,汤伟. 中国机械工程. 2017(05)
[3]锂离子电池组充放电均衡器及均衡策略[J]. 刘红锐,张昭怀. 电工技术学报. 2015(08)
[4]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)
[5]电池组用荷电状态均衡充电模糊控制策略[J]. 邱斌斌,王智弘,李程,吴铁山. 电源学报. 2015(02)
[6]磷酸铁锂电池组均衡控制策略及荷电状态估计算法[J]. 冯飞,宋凯,逯仁贵,魏国,朱春波. 电工技术学报. 2015(01)
[7]典型温度下磷酸铁锂电池PNGV模型研究[J]. 韩宗奇,刘吉良,朱洪波,王立强,杨璐. 燕山大学学报. 2012(03)
[8]电动汽车电池等效电路模型的分类和特点[J]. 贾玉健,解大,顾羽洁,艾芊,金之检,顾洁. 电力与能源. 2011(06)
[9]电动汽车电池非线性等效电路模型的研究[J]. 林成涛,仇斌,陈全世. 汽车工程. 2006(01)
博士论文
[1]动力锂电池的建模、状态估计及管理策略研究[D]. 汪玉洁.中国科学技术大学 2017
[2]用于寒地的电动汽车锂电池荷电状态估计及均衡策略研究[D]. 冯飞.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于磷酸铁锂单体电池荷电状态的均衡算法研究[D]. 张树梅.上海交通大学 2015
[4]车用锂离子动力电池组的一致性研究[D]. 郑岳久.清华大学 2014
[5]HEV锂离子电池组管理关键技术研究[D]. 吴铁洲.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]考虑温度影响的磷酸铁锂电池建模及SOC估算研究[D]. 曹成荣.合肥工业大学 2017
[2]BMS中SOC估算与主动均衡控制策略的研究[D]. 赵娜.北京交通大学 2017
[3]锂离子电池模型参数辨识及SOC预测仿真分析[D]. 李晓黔.兰州交通大学 2016
[4]锂离子动力电池电化学建模与仿真研究[D]. 殷明月.吉林大学 2016
[5]基于改进单粒子模型的锂离子电池组充电策略研究[D]. 刘璇.哈尔滨工业大学 2016
[6]大容量串联锂电池SOC估算及均衡控制[D]. 张迪.燕山大学 2016
[7]电动汽车电池组均衡系统设计及控制策略研究[D]. 贺虹.吉林大学 2015
[8]动力锂电池组均衡技术的研究与实现[D]. 李关艳.武汉理工大学 2015
[9]电动汽车用锂动力电池组均衡系统开发及其策略研究[D]. 韦德启.合肥工业大学 2015
[10]磷酸铁锂动力电池组主动均衡系统的研究[D]. 邱实.武汉理工大学 2014
本文编号：3529431
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