纯电动汽车能量均衡技术研究

【摘要】：锂离子电池,尤其是纯电动汽车用动力锂离子电池,面对复杂多变的充放电工况,加之以组内单体可能处于不同的温度环境,使得初始性能差异较小的电池也将随着电池充放电循环次数的增加而逐渐分散,导致成组后的电池包较组内单体性能严重下降。而均衡技术的应用被认为是解决电池组差异性最有效的方法。然而,复杂多变的单体电池特性和成组以后电池差异影响因素和外在表现的耦合使得均衡目标变量选择和均衡程度判别标准存在较大分歧,拓扑结构的固有缺陷和控制目标的模糊直接阻碍了均衡技术的理论研究取得更加实际的应用效果。因此,亟需在研究电池组内单体电池差异特性和体质的基础上,提出合理有效的均衡方案,提高电池组的可放出电量和可充入电量。 首先研究了锂离子电池的性能参数及其变化规律,并分析了锂离子电池组不一致性成因、影响、解决方法和表现,从而确定了均衡目标变量。接着对比分析了锂离子电池荷电状态估算方法,以PNGV模型和卡尔曼滤波算法估算SOC,结合容量修正,在线估算剩余电量/所需电量。 然后研究现有均衡拓扑结构的优缺点,以单电感式和变压器式拓扑为基础提出新型分层均衡结构,在制定均衡策略时,组间均衡和组内均衡分别采用极差和平均值作为均衡判断准则,在实施均衡过程中充分考虑电池体质的差异,对单体电池进行过均衡、欠均衡和中心均衡处理,减少均衡过程中因转移而产生的能量损耗。 最后通过搭建实验平台对设计均衡方案进行检验,通过与无均衡和分层均衡结合端电压策略的实验对比,说明本文所设计的均衡系统能有效地实现电池包内单体电池的均衡,而且能有效地提升电池组的可放出电量和可充入电量。 【关键词】：锂离子电池组 不一致性 均衡拓扑 均衡策略
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-9
• 目录9-11
• 插图清单11-13
• 表格清单13-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题来源及研究意义14-15
• 1.1.1 课题来源14
• 1.1.2 研究意义与必要性14-15
• 1.2 动力电池应用现状15-16
• 1.3 均衡技术研究现状16-18
• 1.4 本课题主要研究内容18-20
• 第二章 锂离子电池特性研究20-32
• 2.1 锂离子电池性能参数20-22
• 2.2 锂离子电池性能实验22-25
• 2.3 锂离子电池组不一致性研究25-30
• 2.3.1 不一致性产生原因26-27
• 2.3.2 不一致性对电池性能影响27
• 2.3.3 不一致性解决方法27-28
• 2.3.4 不一致性表现28-30
• 2.4 均衡目标变量选定30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 剩余容量/所需容量在线估算32-46
• 3.1 锂离子电池SOC估算方法32-34
• 3.1.1 负载放电法32
• 3.1.2 安时积分法32-33
• 3.1.3 开路电压法33
• 3.1.4 负载电压法33
• 3.1.5 神经网络法33-34
• 3.1.6 卡尔曼滤波法34
• 3.2 锂离子电池建模及参数辨识34-40
• 3.2.1 开路电压辨识36-37
• 3.2.2 电流积分模拟电容辨识37
• 3.2.3 欧姆内阻辨识37-38
• 3.2.4 时间常数辨识38
• 3.2.5 极化内阻辨识38
• 3.2.6 极化电容辨识38-40
• 3.3 扩展Kalman滤波算法研究40-42
• 3.4 电量估算实现42-45
• 3.4.1 荷电状态估算实现42-43
• 3.4.2 荷电状态估算效果验证43-44
• 3.4.3 实际容量修正44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 均衡系统拓扑设计与策略制定46-60
• 4.1 均衡电路拓扑结构分析46-50
• 4.2 均衡电路拓扑设计50-53
• 4.3 均衡控制策略制定53-59
• 4.3.1 电池体质识别55-56
• 4.3.2 充电阶段控制策略制定56-57
• 4.3.3 放电阶段控制策略制定57-58
• 4.3.4 搁置阶段控制策略制定58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 电池均衡系统设计及验证60-76
• 5.1 系统硬件设计61-68
• 5.1.1 主控模块61-62
• 5.1.2 电源模块62-63
• 5.1.3 电压采集模块63-64
• 5.1.4 电流釆集模块64-65
• 5.1.5 温度采集和控制模块65
• 5.1.6 通信模块65-66
• 5.1.7 充放电控制模块66-67
• 5.1.8 均衡模块67-68
• 5.2 系统软件设计68-71
• 5.2.1 下位机软件68-69
• 5.2.2 系统上位机软件设计69-71
• 5.3 系统均衡效果与分析71-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76
• 6.2 展望76-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况82

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

锂离子电池组均衡电路的发展现状    雷娟;蒋新华;解晶莹;

多芯锂离子电池组的一致性与安全性    何鹏林;乔月;

锂离子单体电池与电池组的差异    徐克成;桂长清;

动力电池均衡充电控制策略研究    徐顺刚;钟其水;朱仁江;

电动汽车电池的现状及发展趋势    宋永华;阳岳希;胡泽春;

混合电动汽车电池管理系统设计    宋雪桦;吴和生;刘锦娟;孙金虎;薛小莉;张育华;

锂离子电池SOC与模型参数联合估算研究    张利;朱雅俊;刘征宇;

锂离子电芯一致性对电池组影响的研究    王琳霞;王涌;郑荣鹏;

一种新颖的动力电池均衡方法研究    宋海飞;曹亚;王艳;

用于储能系统的梯次利用锂电池组均衡策略设计    马泽宇;姜久春;文锋;郑林锋;郭宏榆;时玮;

电动车用VRLA蓄电池组均衡电路设计与实验研究    沈金荣;李书旗;

铅酸蓄电池的充放电均衡方法    袁翔,黄威,何彦平,黄鹏

超级电容器均压技术综述    刘雪冰;程明;丁石川;

镍氢动力串联电池组均衡充电方法研究    吴铁洲;孙杨;夏防震;王云燕;

电动汽车电池管理系统研究现状及发展趋势    符晓玲;商云龙;崔纳新;

电动汽车用锂电池组均衡控制算法    李仲兴;余峰;郭丽娜;

电动汽车锂离子动力蓄电池单体电池管理控制器LECU设计    王玮江;

考虑电动汽车充电站布局优化的配电网规划    杜爱虎;胡泽春;宋永华;吴俊阳;

电动汽车与智能电网从V2G到B2G的全新结合模式    薛飞;雷宪章;张野飚;刘红超;高赐威;

我国区域电动汽车运营模式及其最优并网规模规划模型    曾鸣;薛松;刘宏志;李凌云;董军;

低碳发展思路下电动汽车动力锂电池技术难题的突破——两种原理性实现快速充电的方法    赵洁;鲍健强;

电动汽车市场存在的问题及对策    王敏;

基于小波神经网络的锂离子电池系统建模    张旭;董广忠;张陈斌;陈宗海;

A New Method for State-of-charge Estimation for Li-ion Batteries based on Improved Interpretative Structural Modeling Method    Wang Yu-jie;Zhang Chen-bin;Chen Zong-hai;

淘汰的磷酸铁锂动力电池并联特性研究    钟国彬;周方方;苏伟;魏增福;刘学武;

一种新型的均衡电路在动力电池组均衡技术中的应用研究    杨会州;康龙云;朱洪波;方波;张勇军;

串联式混合动力拖拉机能量管理策略研究    方树平;周志立;徐立友;

动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究    张金龙

PHEV复合电源及Halbach永磁同步电机驱动技术的研究    张好明

需求侧管理视角下的电动汽车充放电定价策略研究    史乐峰

行驶工况自适应的PHEV能量在线实时优化控制研究    周之光

含电动汽车及换电站的微网优化调度研究    苗轶群

含电动汽车的电力系统运行问题研究    李高望

减排约束下电力资源综合利用优化模型与方法研究    王抒祥

碳包覆磷酸铁锂薄膜及多层结构磷酸铁锂介晶材料的制备及其电化学性能研究    周南

智能汽车自主循迹控制策略研究    张琨

混合动力汽车动力电池容量预测模型及抗扰策略的研究    高纯斌

锂离子电池组智能管理系统研究    赵庆川

电动单轨吊动力锂电池组智能管理系统的研究    赵平强

锂离子动力电池管理系统的研究与实现    黎继刚

动力锂电池组均衡技术研究    李索宇

锂电池智能管理系统的研究    肖洁

基于FPGA的混合电源控制单元设计    封世领

电动汽车锂离子电池组均衡充电技术研究    肖峰

基于DSP的混合动力汽车电池信号监测及SOC估计研究    崔忠瑞

便携式仪表电池管理系统研究    曹志鹏

微电能存储系统的研究    慎龙舞

电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究    王震坡,孙逢春

电传动车辆动力电池组分布式管理系统设计    张承宁;朱正;张彩萍;张玉璞;

动力锂离子电池管理系统的研究    刘正耀;其鲁;戴嘉昆;李扬;

基于DWT的汽油机爆震信号分析    王彦岩;杨建国;宋宝玉;

不一致性对动力电池组使用寿命影响的分析    王震坡;孙逢春;林程;

混合动力电动汽车辅助功率单元模型辨识    孙逢春;沈同全;程夕明;牟炳恒;

目前动力电池的市场格局    桂长清;柳瑞华;

大容量电池组串联充电均衡控制方法研究    蔡鸿武;黄鹏;陈立剑;

汽油发动机爆震分析与控制    吴平友 ,黄河,程庆

对基于转矩控制策略的电喷系统的研究    林建生;黄河;

基于模型的汽油机空燃比控制技术研究    邹博文

基于储能电感的动态双向无损均衡电路的研究    高敏

镍氢电池组SOC神经网络估算策略研究    游双

基于Backstepping的电子节气门控制    宋同好

汽车发动机空燃比控制方法的分析与研究    曲玲

混合动力车用电池均衡方案研究    牛萌

笔记本电脑用单体电池的安全问题    王宏伟;肖海清;王超;邓爽;杨宗辉;

通用在中国启动单体电池样品研制与测试 访通用中国科学研究院院长杜江凌博士    吴憩棠;

锂离子单体电池筛选方法的研究    杨固长;崔益秀;周建银;

镉镍圆柱密封可充单体电池快速检验方法的探讨    平涌泉

浅析单体电池在线活化技术在大发水电站的应用    魏如海;陈丹;

铅酸牵引蓄电池 第二部分:单体电池和端子的尺寸及单体电池的极性标志    任洪

锂-二氧化锰单体电池筛选方法的研究    冯建君;郭际;王兴贺;段保京;

从动力蓄电池单体电池到汽车电子设备 艾德克斯提供完善测试方案    

潜艇蓄电池——先进的单体电池设计    王晓梅

锂电池动力电源单体电池电压检测系统设计    于志豪;常龙;张瑞雪;肖林京;刘韬;

燃料电池系统单体电池电压监测方案的设计    沈丹;魏学哲;孙泽昌;

国网成功研制大容量钠硫储能单体电池    记者 颜新华

北京相关人士解析 电动公交车电池衰减现象    本报见习记者 吕彩霞

“换电模式”与让炸弹飞    何仑　《国际商报·汽车周刊》主编

动力锂离子电池组寿命影响因素及测试方法研究    时玮

蓄电池组均衡器及均衡策略研究    刘红锐

单体电池化成设备的研究    赵英杰

纯电动汽车能量均衡技术研究    祁华铭

电池均衡电路的研究及应用    林思岐

带有升降压变换器的飞渡电容式电池组均衡技术研究    夏小东

动力锂离子电池组管理系统的研究    雷晶晶

电池配组算法研究与系统实现    郦柏金

混合动力车用电池均衡方案研究    牛萌

电池化成分容系统上位机软件开发的设计与实现    白栋材

基于FPGA的锂电池监测系统的研究    周航