本文關(guān)鍵詞：基于CKF的鋰電池SOC估算及其電池管理系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 鋰電池 電池管理系統(tǒng) 荷電狀態(tài) 容積卡爾曼濾波

【摘要】：當(dāng)今社會(huì),隨著人們對(duì)能源和環(huán)境的依賴越來(lái)越強(qiáng),能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)越來(lái)越被大家所重視,新能源汽車(chē)成為世界各國(guó)汽車(chē)行業(yè)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。動(dòng)力電池是影響新能源汽車(chē)發(fā)展的重要因素之一。鋰電池因?yàn)橄啾扔谄渌麅?chǔ)能電池具有眾多優(yōu)點(diǎn)而在新能源汽車(chē)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但鋰電池組在使用時(shí)各單體電池間存在不一致性,會(huì)對(duì)鋰電池容量、使用壽命等造成嚴(yán)重影響,因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)來(lái)解決這一問(wèn)題。而對(duì)鋰電池荷電狀態(tài)(State of charge,SOC)的估算又是電池管理系統(tǒng)的重點(diǎn)及核心之一。本文對(duì)基于容積卡爾曼濾波(Cubature Kalman Filter,CKF)的鋰電池荷電狀態(tài)估算方法進(jìn)行了研究,并研究設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電池管理系統(tǒng),論文主要工作及成果如下:1、闡述了在節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的大背景下發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的必要性,表明鋰電池在電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)用方面存在的優(yōu)勢(shì),指出了電池管理系統(tǒng)研究對(duì)鋰電池組的重要意義,分析了電池管理系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,闡明了荷電狀態(tài)定義及研究現(xiàn)狀,并給出了本文研究?jī)?nèi)容。2、分析了鋰電池充放電特性及溫度特性,闡述了內(nèi)部電阻式、戴維南式、PNGV式和Massimo Ceraolo式等幾種典型的鋰電池等效電路模型,設(shè)計(jì)了雙RC并聯(lián)回路式等效電路模型,列出了該等效電路模型下的離散化狀態(tài)方程和輸出方程,并進(jìn)行了鋰電池開(kāi)路電壓(Open Circuit Voltage,OCV)與荷電狀態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。3、分析了安時(shí)積分法、開(kāi)路電壓法、內(nèi)阻分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和卡爾曼濾波法等電池荷電狀態(tài)估算方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件,提出了基于容積卡爾曼濾波原理的鋰電池荷電狀態(tài)估算方法,與無(wú)跡卡爾曼濾波法(Unscented Kalman Filter,UKF)進(jìn)行了對(duì)比,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)基于容積卡爾曼濾波和無(wú)跡卡爾曼濾波的SOC估算方法進(jìn)行分析比較。4、設(shè)計(jì)了包含主控電路、電流采樣電路、電壓采樣電路、溫度采樣電路、均衡模塊電路及通信電路等模塊的電池管理系統(tǒng)硬件電路,規(guī)劃了系統(tǒng)軟件工作流程,提出了相應(yīng)的均衡控制策略,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。
【關(guān)鍵詞】：鋰電池 電池管理系統(tǒng) 荷電狀態(tài) 容積卡爾曼濾波
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 電池管理系統(tǒng)研究背景及意義9-11
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 電池管理系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 荷電狀態(tài)定義及研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 鋰電池特性分析與等效電路模型設(shè)計(jì)17-28
• 2.1 鋰電池特性分析17-21
• 2.1.1 充電特性17-19
• 2.1.2 放電特性19-20
• 2.1.3 溫度特性20-21
• 2.2 典型鋰電池等效電路模型21-26
• 2.2.1 內(nèi)部電阻式模型21-22
• 2.2.2 戴維南模型22-23
• 2.2.3 PNGV模型23-24
• 2.2.4 Massimo Ceraolo模型24
• 2.2.5 雙阻容并聯(lián)回路等效電路模型24-26
• 2.3 鋰電池開(kāi)路電壓與荷電狀態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 鋰電池荷電狀態(tài)估算方法研究28-42
• 3.1 荷電狀態(tài)估算方法28-33
• 3.1.1 安時(shí)積分法28-29
• 3.1.2 開(kāi)路電壓法29
• 3.1.3 內(nèi)阻分析法29-30
• 3.1.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法30-31
• 3.1.5 卡爾曼濾波法31-33
• 3.2 基于容積卡爾曼濾波法的荷電狀態(tài)估算33-39
• 3.2.1 無(wú)跡卡爾曼濾波法33-35
• 3.2.2 容積卡爾曼濾波法35-38
• 3.2.3 容積卡爾曼濾波法對(duì)荷電狀態(tài)估算的實(shí)現(xiàn)38-39
• 3.3 荷電狀態(tài)估算仿真實(shí)驗(yàn)39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第四章 電池管理系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)42-50
• 4.1 硬件電路設(shè)計(jì)42-49
• 4.1.1 DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-43
• 4.1.2 電流采樣電路設(shè)計(jì)43-44
• 4.1.3 電壓采樣電路設(shè)計(jì)44-45
• 4.1.4 溫度采樣電路設(shè)計(jì)45-46
• 4.1.5 信號(hào)隔離電路設(shè)計(jì)46
• 4.1.6 均衡模塊設(shè)計(jì)46-48
• 4.1.7 CAN通信設(shè)計(jì)48-49
• 4.2 本章小結(jié)49-50
• 第五章 電池管理系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)50-58
• 5.1 系統(tǒng)軟件模塊工作流程50-54
• 5.1.1 主程序工作流程50
• 5.1.2 系統(tǒng)初始化模塊工作流程50-51
• 5.1.3 數(shù)據(jù)采樣工作流程51-52
• 5.1.4 均衡工作流程52-53
• 5.1.5 SOC估算工作流程53
• 5.1.6 CAN通訊工作流程53-54
• 5.2 控制策略及實(shí)驗(yàn)分析54-57
• 5.2.1 均衡控制策略54-56
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)分析56-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63-64
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文64

【相似文獻(xiàn)】

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