鋰離子電池由于其自身體積小、循環(huán)壽命長、能量密度高、工作溫度范圍寬、開路電壓高等特點(diǎn),在無人機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)汽車等實(shí)際產(chǎn)品中均得到廣泛應(yīng)用。但當(dāng)其串并聯(lián)形成電池組走向應(yīng)用時(shí),電池組的健康狀態(tài)估計(jì)、電池組均衡等問題沒有得到有效解決。本文針對目前現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)（BMS）電池剩余電量（SOC）估計(jì)不準(zhǔn),電池組均衡效率低下等關(guān)鍵技術(shù)存在的問題,設(shè)計(jì)了精確、快速的SOC估計(jì)算法,并設(shè)計(jì)了基于SOC的高效、高精度的電池管理系統(tǒng)。本文的具體工作如下:介紹了目標(biāo)鋰離子電池及鋰離子電池測試平臺(tái),確立了適合本文的鋰離子電池等效電路模型,通過參數(shù)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)獲取鋰離子電池等效電路模型的參數(shù),在此基礎(chǔ)上在MATLAB/Simulink中搭建EKF算法對鋰離子電池SOC進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對SOC估計(jì)算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。在精準(zhǔn)估計(jì)鋰離子電池SOC的基礎(chǔ)上,本文利用能量分配與模型預(yù)測控制算法對鋰離子電池組進(jìn)行實(shí)時(shí)能量優(yōu)化輸出管理,在滿足穩(wěn)定功率輸出的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電池組SOC快速高效率均衡。在SOC算法與BMS算法的仿真驗(yàn)證均滿足本文所需的要求后,設(shè)計(jì)基于DSP的半實(shí)物平臺(tái)對鋰離子電池SOC算法與鋰離子電池組B... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

開關(guān)電阻法

圖 1-1 開關(guān)電阻法能量轉(zhuǎn)移型均衡方法是能量從較高的單體電池，通過電感、電容及變壓器等原件傳遞到能量較低的電池或電池組上。想比能量耗散性均衡方式，此類方法效率較高，能夠降低了均衡電路的功耗，也是當(dāng)前 BMS 的核心技術(shù)之一。其均衡方式可以根據(jù)均衡的器件大致分為電感型、電容型、變壓器型均衡方式[19]。(1) 電感型電感型均衡電路的結(jié)構(gòu)是在兩塊相連的單體電池之間連接電感和三極管控制開關(guān)，典型結(jié)構(gòu)如下圖 1-2 所示[20]，通過采集單體電池的電壓進(jìn)而判斷出相連電池 SOC的高低，將 SOC 高的單體電池部分能量傳遞給電感，然后將電感的能量傳遞給能量較低的電池，當(dāng)相連兩塊單體電池 SOC 的差值小于設(shè)定值時(shí)，停止均衡。其結(jié)構(gòu)具有良好的擴(kuò)展性，并且可以通過大電流實(shí)現(xiàn)電池組的快速均衡，不過其只能用于相連兩塊電池之間進(jìn)行均衡，需要的均衡器件較多，且適合電池?cái)?shù)量較小的電池組。

圖 1-3 電容型均衡電路壓器型變壓器均衡電路根據(jù)變壓器的差別，可以分為正激式、反激式和單磁芯22]。典型的多磁芯變壓器均衡結(jié)構(gòu)如下圖 1-4，由圖可知，變壓器的副邊池的正負(fù)極，原邊連接整個(gè)電池組的正負(fù)極，其衡的過程為：依次得到電池的 SOC，將 SOC 最高的單體電池部分能量傳遞給變壓器，然后變壓遞給 SOC 最低的單體電池，下一個(gè)周期重新檢測每個(gè)單體電池 SOC。其度快，時(shí)間短，均衡效率高。但是變壓器存在漏磁和轉(zhuǎn)換效率等問題會(huì)路的安全性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]集中式變壓器電池組均衡電路的仿真研究[J]. 鐘志賢,顧紅燦,趙安東.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2018(04)
[2]電能存儲(chǔ)技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 王德明,顧劍,張廣明,梅磊.  化工自動(dòng)化及儀表. 2012(07)
[3]基于RTX的PXI板卡驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)[J]. 武文峰,張泓.  航空兵器. 2012(03)
[4]儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的研究進(jìn)展[J]. 駱妮,李建林.  電網(wǎng)與清潔能源. 2012(02)
[5]半實(shí)物仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 黃建強(qiáng),鞠建波.  艦船電子工程. 2011(07)
[6]大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)對風(fēng)電規(guī)�；l(fā)展舉足輕重[J]. 李建林.  變頻器世界. 2010(06)
[7]基于Vmin-EKF的動(dòng)力鋰電池組SOC估計(jì)[J]. 劉新天,劉興濤,何耀,陳宗海.  控制與決策. 2010(03)
[8]鋰電池發(fā)展簡史[J]. 黃彥瑜.  物理. 2007(08)
[9]基于RTW和VxWorks的飛行控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真[J]. 孔繁峨,陳宗基.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2007(11)
[10]RTX在半實(shí)物仿真中的軟件開發(fā)方法[J]. 閆宇壯,楊祚堂.  兵工自動(dòng)化. 2006(09)

博士論文
[1]鋰離子電池正極材料釩氧基化合物的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 劉恩輝.中南大學(xué) 2004

碩士論文
[1]基于RTX的無人機(jī)實(shí)時(shí)飛行仿真系統(tǒng)研究[D]. 呂海龍.南京航空航天大學(xué) 2015



本文編號：3244270