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动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究

张金龙  
【摘要】:面对当前的能源、环境问题以及严峻的经济形势,节能减排以及新能源的开发利用已经成为国际工业发展的整体思路。毫无疑问汽车工业是其中的焦点,新能源汽车已经成为未来汽车工业发展的必然方向,谁能在新能源汽车的发展中抢得先机,谁就能在未来汽车工业中占据主导地位。目前,新能源汽车的技术瓶颈主要是高性能动力电池的研发和管理,因此除了电池本身的材料和结构以外,电池管理系统(BMS)也成为了当前的研究热点。结合这一背景,本文主要针对动力蓄电池的管理系统展开研究。论文主要工作包括以下几方面: 首先,结合当前研究现状,本文对BMS的各项功能进行了初步的分析与总结,包括充放电管理、电池荷电状态(SOC)估算、电池组内单体电压均衡以及电池健康状态(SOH)估计等几个研究方向,简要介绍了各方向常用的实现方法和相关的技术难点。 其次,重点研究了针对VRLA蓄电池的SOC估算。在这一部分中,先基于蓄电池的电动势模型,结合参数统计辨识策略,分别采用传统的恒定参数模型、一维动态参数模型以及二维动态参数模型对蓄电池SOC进行估算;然后将电动势法与安时计量法通过一种并联加权反馈的结构结合起来对电池SOC进行估算;最后应用TI系列数字处理芯片DSP2407实现了系统的软硬件设计,并结合蓄电池的多种工作模式进行了实验分析;此外,还采用无迹Kalman滤波算法对SOC估算并进行了仿真分析。 然后,针对串联电池组工作时单体电压差异问题,设计并实现了一套基于储能电感的双向无损均衡控制系统。此系统可以通过电感将电池能量由较高电压的单体转移到较低电压的单体内,从而实现单体电压的均衡。硬件上实现了控制电路与均衡电路的集成;软件上采用了均衡模块分组控制的策略,进一步提高了系统的均衡性能。


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