發(fā)布時間：2020-04-20 06:24

【摘要】：在電動汽車以及高能儲能應用中,高容量電池作為重要組成部分決定著系統(tǒng)的整體性能潛力,但因電池批次不同和電池的生產(chǎn)工藝以及老化損耗等原因造成同一批次的電池特性差異,該差異在不加外部干擾的情況下會隨著時間而不斷放大,將會嚴重影響系統(tǒng)的總容量與使用壽命。因此,研究如何可靠、快速、高效地減少乃至消除電池間的差異,對于高容量電池組的應用具有重要意義。本文通過對比分析高容量電池電化學與等效電路模型以及荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)估計方法,確定采用基于雙極化模型(Dual Polarization,DP)的擴展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)對電池的SOC進行估計,通過仿真與實驗對模型精確度做了評判,并通過仿真驗證了EKF的SOC估計效果。設計了電芯層面的主動均衡系統(tǒng)。采用基于LTC6811與LTC3300的集成芯片解決方案,搭建了外圍電路,從而實現(xiàn)了包括電壓、電流、溫度檢測的電池主動均衡系統(tǒng)(其主動均衡電流峰值高達16.67A),并通過實驗驗證了電芯間的均衡效果及實際效率。針對高容量電池在放電、充電、靜置狀態(tài)下的運行特性,提出了對應的均衡策略,旨在提高系統(tǒng)的針對性,以及提升電池組的整體運行效果,并通過實驗驗證了策略的可行性及有效性。最后,針對當前研究極少的液態(tài)金屬電池的電芯間主動均衡,給出了一種交叉大電流均衡解決方案,并通過仿真與實驗驗證了方案的可行性。
【圖文】：

因生產(chǎn)差異，電池在不同工況下內外部條件的不一致造成特性差異逐漸加大，電池組中的 SOH 較差的電池更容易造成過充過放等不利情況，隨著每次充電-放電循環(huán)，較弱的電池將變弱，直到電池發(fā)生故障，導致電池過早失效。當前已有多種實用的電池平衡方法以通過均衡電池能量來解決該問題。BMS 系統(tǒng)的均衡架構主要有分布式及集中式兩種，結合二者特征發(fā)展起來的有模塊化架構，其中模塊化架構為國內廠家廣泛使用。1、分布式架構[6]，如圖 1-3 所示，菊花鏈環(huán)形拓撲結構，單體電池的電壓、溫度等采集和均衡功能直接安裝到每支電池上，所有電池通過總線與中央控制器連接。該型結構的優(yōu)點主要有：只需一個主控匯總各電池信息，，針對單個電池的集成控制板設計一次后便可應用到整個組，設計簡單，菊花鏈環(huán)形拓撲使得連線少，各單體電池控制板獨立完成功能，可靠性高，且易于擴展。但缺點同樣顯著：因為每支電池都需要一塊控制板，所以安裝繁瑣、總體成本較高。當前市場上采用該架構的典型產(chǎn)品如圖1-2、表 1-4 所示。

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文出模擬信號線路至各電池，溫度采樣線路根據(jù)設計布置在電池組中。該型架構優(yōu)點有：設計、構造簡單；缺點：主控控制所有的電池，可靠性不高，電池組中接線較長且多，能夠管理電池的數(shù)量由主控單元決定，一般較少，在中小型電池組中應用比較多。當前市場上采用該架構的典型產(chǎn)品如圖 1-4、表 1-5 所示。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM912

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 于占波;;工信部:解讀《中國制造2025》規(guī)劃系列之推動節(jié)能與新能源汽車發(fā)展[J];商用汽車;2015年06期

2 Jon Munson;;用于高壓、高容量電池系統(tǒng)的低成本isoSPI耦合電路[J];電子產(chǎn)品世界;2015年01期

3 雷晶晶;李秋紅;陳立寶;張金頂;王太宏;;動力鋰離子電池管理系統(tǒng)的研究進展[J];電源技術;2010年11期

相關碩士學位論文 前2條

1 張禹軒;電動汽車動力電池模型參數(shù)在線辨識及SOC估計[D];吉林大學;2014年

2 朱雅俊;電動汽車用磷酸鐵鋰電池建模與SOC估算研究[D];合肥工業(yè)大學;2012年

本文編號：2634265