本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池組SOC估算和主動(dòng)均衡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,汽車的需求不斷上升。然而汽車使用的化石等不可再生能源有限,且燃油汽車排放的尾氣造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。電動(dòng)汽車具有零排放的優(yōu)點(diǎn),且使用的電能來(lái)源廣泛,其發(fā)展得到了各國(guó)政府的廣泛重視。電動(dòng)汽車的三大關(guān)鍵技術(shù)是電池、電機(jī)、電控。目前的蓄電池單體無(wú)法滿足電動(dòng)汽車大電壓、大功率的需求,因此,通常是幾十甚至上百個(gè)單體電池串聯(lián)為電動(dòng)汽車提供動(dòng)能。所以,應(yīng)用于電池組的電池管理系統(tǒng)成為電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件之一。本文主要研究鋰電池組的SOC估算和主動(dòng)均衡,并完成標(biāo)稱電壓為64V,容量為20AH的電動(dòng)摩托車用鋰離子電池組電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文首先分析鋰離子電池的特性和充放電原理,介紹鋰離子電池幾種常用的等效電路模型,選擇了戴維南等效電路作為本文鋰離子電池SOC估算的電路模型,并采用脈沖法和遞推最小二乘法結(jié)合對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。然后研究鋰離子電池的SOC估算方法,設(shè)計(jì)了一種安時(shí)法和擴(kuò)展卡爾曼濾波算法結(jié)合的鋰離子電池SOC估算方法,并在UDDS工況下,對(duì)該方法進(jìn)行仿真分析和比較。之后簡(jiǎn)要說(shuō)明了鋰離子電池組單體電池間差異性的原因和危害,研究了鋰離子電池組單體電池間主動(dòng)均衡的相關(guān)策略,對(duì)幾種常用的鋰離子電池組主動(dòng)均衡電路進(jìn)行了分析,并設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)化式的電感主動(dòng)均衡電路。同時(shí),本文還完成了標(biāo)稱電壓為64V,容量為20AH的鋰離子電池組管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì),該系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集模塊和主控模塊兩部分。最后本文進(jìn)行電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn),分析數(shù)據(jù)采集精度和誤差來(lái)源;完成鋰離子電池組單體電池間的主動(dòng)均衡實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化式電感主動(dòng)均衡電路的均衡效果;進(jìn)行鋰離子電池組SOC估算實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證系統(tǒng)SOC估算精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的算法有效提高了電池SOC估算精度,SOC估算誤差在7%以內(nèi),本文設(shè)計(jì)的主動(dòng)均衡電路可以保持電池組內(nèi)單體電池電壓離散度在2%以內(nèi),具有一定的實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 SOC估算 擴(kuò)展卡爾曼濾波 安時(shí)法 主動(dòng)均衡
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景及研究現(xiàn)狀10-15
• 1.1.1 研究背景10-12
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)外鋰離子電池SOC估算和主均衡研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2 研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)15
• 1.3 論文章節(jié)安排15-17
• 第二章 鋰離子電池等效電路分析和戴維南模型參數(shù)辨識(shí)17-31
• 2.1 鋰離子電池特性概述17-20
• 2.1.1 鋰離子電池優(yōu)越性簡(jiǎn)介17-20
• 2.1.2 鋰離子電池充放電原理20
• 2.2 鋰離子電池模型分析20-24
• 2.2.1 電化學(xué)模型21
• 2.2.2 等效電路模型21-24
• 2.3 戴維南等效電路模型參數(shù)辨識(shí)24-30
• 2.3.1 遞推最小二乘法24-25
• 2.3.2 戴維南等效電路模型復(fù)頻域分析25-26
• 2.3.3 脈沖放電實(shí)驗(yàn)和遞推最小二乘法結(jié)合辨識(shí)戴維南模型參數(shù)26-30
• 2.4 小結(jié)30-31
• 第三章 鋰離子電池SOC估算研究31-47
• 3.1 SOC的定義和影響因素研究31-33
• 3.1.1 SOC的定義31
• 3.1.2 SOC估算的影響因素31-33
• 3.2 SOC估算算法研究33-46
• 3.2.1 安時(shí)法和Matlab仿真分析33-36
• 3.2.2 內(nèi)阻法和Matlab仿真分析36-37
• 3.2.3 擴(kuò)展卡爾曼濾波算法推導(dǎo)和Matlab仿真驗(yàn)證37-40
• 3.2.4 自適應(yīng)濾波算法分析40-42
• 3.2.5 無(wú)跡卡爾曼濾波算法推導(dǎo)和Matlab仿真驗(yàn)證42-43
• 3.2.6 AH和EKF算法結(jié)合SOC估算原理和Matlab仿真驗(yàn)證43-46
• 3.3 小結(jié)46-47
• 第四章 鋰離子電池主動(dòng)均衡研究47-57
• 4.1 鋰離子電池組不一致性分析和一致性配組方法47-49
• 4.2 鋰離子電池組主動(dòng)均衡策略研究49-50
• 4.3 鋰離子電池組主動(dòng)均衡方法研究50-54
• 4.3.1 電容式主動(dòng)均衡法分析50-51
• 4.3.2 電感式主動(dòng)均衡法分析51-52
• 4.3.3 變壓器式主動(dòng)均衡法分析52-53
• 4.3.4 DC-DC變換器式主動(dòng)均衡法分析53-54
• 4.4 簡(jiǎn)化的電感式主動(dòng)均衡電路設(shè)計(jì)與分析54-56
• 4.5 小結(jié)56-57
• 第五章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)57-70
• 5.1 總體方案設(shè)計(jì)57-59
• 5.2 模塊方案設(shè)計(jì)59-64
• 5.2.1 電源模塊59
• 5.2.2 電壓、電流采集模塊59-62
• 5.2.3 溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊62-63
• 5.2.4 通信模塊63-64
• 5.3 實(shí)驗(yàn)與分析64-69
• 5.3.1 數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)和分析65-66
• 5.3.2 電池均衡實(shí)驗(yàn)和分析66-68
• 5.3.3 鋰電池SOC估算實(shí)驗(yàn)和分析68-69
• 5.4 小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)和展望70-72
• 6.1 研究?jī)?nèi)容總結(jié)70-71
• 6.2 工作展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士期間研究成果77-78

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本文編號(hào)：1127605