锂离子电池荷电状态估计和均衡管理研究
Research on State of Charge Estimation and Equalization Technique of Lithium-Ion Battery
面对化石能源的短缺枯竭,以及使用化石能源带来的越来越严重的环境污染问题,绿色出行和低碳交通成为当今社会和交通行业的发展方向.如今,随着科学技术的不断进步,汽车行业正在朝着电气化、智能化、网联化和轻量化发展,电动汽车的兴起正是适应了这一发展潮流和科技方向.电动汽车的发展,将会为我国在全球汽车行业抢占制高点和话语权带来极为有利的机遇.动力电池组作为电动汽车的能量的主要来源,关系着整车的安全和性能,因此电池管理系统是电动汽车极为重要的组成部分,电池管理系统主要功能包括电池状态估计,电池组均衡管理及热管理等,能够实现电池组的安全有效运行,延长电池组的使用寿命,提高电池组能量的利用效率.本文选择电池管理系统中的荷电状态(SOC)估计和均衡管理作为研究对象,开展估计算法与均衡策略的研究.首先以三元锂离子电池为研究对象,建立带温度补偿的Thevenin等效电路模型.在宽温度范围内(0~40℃),每隔10℃进行容量测试,开路电压测试,混合功率测试,工况测试等实验,利用带遗忘因子的递推最小二乘法进行电池参数的辨识,建立电池参数同温度,SOC的三维关系,描绘电池内部参数随着温度的变化现象.在MATLAB/Simulink中,搭建电池模型,进而验证所建立电池模型的有效性.其次,针对所建立的Thevenin等效电路模型,提出基于温度补偿的无迹卡尔曼滤波算法,进行三元锂离子电池的SOC估计.以新欧洲工况电流进行实验验证所提算法的有效性.最后,提出一种可实现组内和组间同时均衡的主动均衡电路拓扑,结合所设计的分层均衡策略,与先组内后组间的均衡策略相比,能够更快速解决动力电池组内电池电压不一致性的问题.通过仿真和实验验证所提拓扑及均衡策略的可行性.
- 作者：
- 李学峰
- 学位授予单位：
- 哈尔滨理工大学
- 专业名称：
- 电气工程(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2019年
- 导师姓名：
- 吴晓刚
- 中图分类号：
- TM912
- 关键词：
- 锂离子电池；等效电路模型；SOC估计；主动均衡；电动汽车
- lithium-ion battery; battery equivalent circuit model; SOC estimation; active equalization; electric vehicle;