本文關(guān)鍵詞：動力鋰離子電池管理系統(tǒng)及SOC估算方法研究

  更多相關(guān)文章： 動力鋰離子電池 電池管理系統(tǒng) 雙電源模型 卡爾曼濾波 SOC估算

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,能源和環(huán)保問題越來越受到國家的重視,也早已成為全球焦點問題,蓄電池作為新型能源的使用也越來越廣泛,最典型的動力鋰離子電池廣泛地應(yīng)用于電動汽車領(lǐng)域。隨著蓄電池的廣泛應(yīng)用,電池管理系統(tǒng)(BMS)的研究變得越來越重要,其目的是為了讓蓄電池得到更加安全、更高效率的使用,是電動汽車中的核心技術(shù)之一。本文以動力鋰離子電池為研究對象,設(shè)計了一種功能齊全的BMS,提出了合理的BMS解決方案,具體研究工作如下:首先,根據(jù)動力鋰離子電池的基本特點,設(shè)計了基于PIC18F45K80單片機(jī)的動力鋰離子電池管理系統(tǒng),其中電壓采集及均衡控制電路由電池監(jiān)測專用芯片LTC6802G-1實現(xiàn),本文設(shè)計的電池管理系統(tǒng)在傳統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上增加了絕緣電阻檢測電路,用于檢測蓄電池組與車身底盤間的絕緣性,使動力鋰離子電池的使用更具安全性。其次,本文詳細(xì)分析了動力鋰離子電池的基本性能參數(shù)及其工作特性,主要包括電壓特性、內(nèi)阻特性及容量特性等。介紹了幾種常見的電池等效電路模型,并在Thevenin模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合動力鋰離子電池的工作特性,提出了雙電源等效電路模型,對模型參數(shù)進(jìn)行辨識,并運(yùn)用Matlab/Simulink仿真工具驗證了該模型的精確性和實用性。最后,本文在經(jīng)典卡爾曼濾波原理的基礎(chǔ)上,研究分析了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法,并綜合全文的研究內(nèi)容將擴(kuò)展卡爾曼濾波算法應(yīng)用到動力鋰離子電池SOC估算中,提出了一種基于EKF算法的電池SOC估算方法,并通過Matlab/Simulink仿真工具驗證了該算法的有效性和實用性。文章最后總結(jié)了全文的研究工作并提出了需要完善的幾個方面。本文的研究工作在理論與實踐上都獲得了較大進(jìn)展,對BMS的進(jìn)一步研究提供了有效依據(jù),具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：動力鋰離子電池 電池管理系統(tǒng) 雙電源模型 卡爾曼濾波 SOC估算
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 動力電池發(fā)展概述9-10
• 1.1.1 電池發(fā)展簡史9
• 1.1.2 動力電池發(fā)展歷程9-10
• 1.2 課題研究背景及意義10-11
• 1.3 電池管理系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 電池模型的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 電池SOC估算方法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 課題研究內(nèi)容14-16
• 第二章 動力鋰離子電池管理系統(tǒng)16-28
• 2.1 電池管理系統(tǒng)概述16
• 2.2 動力鋰離子電池管理系統(tǒng)的構(gòu)成16-17
• 2.3 動力鋰離子電池管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計17-23
• 2.3.1 主控單元MCU電路設(shè)計17-18
• 2.3.2 電池電壓檢測電路設(shè)計18-21
• 2.3.3 電流檢測電路設(shè)計`21
• 2.3.4 絕緣電阻檢測電路設(shè)計21-22
• 2.3.5 其他硬件電路設(shè)計22-23
• 2.4 動力鋰離子電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計23-26
• 2.4.1 主程序設(shè)計23-24
• 2.4.2 電池電壓檢測及均衡控制子程序設(shè)計24-25
• 2.4.3 數(shù)據(jù)處理及通訊程序設(shè)計25-26
• 2.5 電池管理系統(tǒng)實物26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第三章 動力鋰離子電池工作特性分析28-38
• 3.1 鋰離子電池的基本原理28-29
• 3.2 鋰離子電池的基本性能參數(shù)29-31
• 3.2.1 電池的電壓29
• 3.2.2 電池的容量29-30
• 3.2.3 電池的其他性能參數(shù)30-31
• 3.3 動力鋰離子電池的工作特性31-37
• 3.3.1 電壓特性32-34
• 3.3.1.1 開路電壓特性32-33
• 3.3.1.2 工作電壓特性33-34
• 3.3.2 歐姆內(nèi)阻特性34-35
• 3.3.3 容量特性35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 動力鋰離子電池的模型建立38-52
• 4.1 電池模型概述38
• 4.2 電池等效電路模型38-42
• 4.2.1 Rint模型39-40
• 4.2.2 Shepherd模型40
• 4.2.3 Thevenin模型40-41
• 4.2.4 PNGV模型41-42
• 4.3 動力鋰離子電池等效電路模型建立及參數(shù)辨識42-49
• 4.3.1 雙電源模型的建立42-44
• 4.3.2 雙電源等效電路模型中的參數(shù)辨識44-49
• 4.3.2.1 開路電壓和電池內(nèi)阻辨識45-47
• 4.3.2.2 極化電容電阻辨識47-48
• 4.3.2.3 雙電源模型參數(shù)辨識48-49
• 4.4 雙電源模型的仿真分析49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 動力鋰離子電池SOC估算方法研究52-63
• 5.1 電池SOC的基本概念52-53
• 5.1.1 電池SOC定義52
• 5.1.2 電池SOC的主要影響因素52-53
• 5.2 電池SOC估算方法53-55
• 5.2.1 安時積分法53-54
• 5.2.2 開路電壓法54
• 5.2.3 內(nèi)阻法54
• 5.2.4 負(fù)載電壓法54
• 5.2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法54-55
• 5.2.6 卡爾曼濾波法55
• 5.3 基于EKF的SOC估算方法研究55-60
• 5.3.1 卡爾曼濾波器原理55-58
• 5.3.1.1 線性卡爾曼濾波器55-56
• 5.3.1.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波器56-58
• 5.3.2 基于EKF的SOC估算方法58-60
• 5.4 基于EKF算法的電池SOC估算仿真分析60-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果69-70
• 致謝70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1022977