纯电动汽车电池管理系统的研究

作     者：蔡缘 

作者单位：湖北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨昌平;黄秋安

授予年度：2019年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：电池管理系统 纯电动汽车 荷电状态估计 电池等效电路模型 锂离子电池 

摘      要：近年来全球能源和环境问题日益突出,为了实现可持续发展战略,纯电动汽车由于其无污染,十分环保节能,结构构造设计简单等优点成为新能源电动车设计开发的重难点。如今纯电动汽车主要是由锂离子电池来驱动,使用效率和寿命是锂离子电池作为清洁能源在纯电动汽应用的关键因素,因此有必要对电池进行系统有效的管理。论文以纯电动汽车为例,从能源有效利用出发,从理论和实验两方面对电池管理系统进行了研究,主要研究内容和得到的结果如下:(1)以磷酸铁锂电池为研究对象,创建锂离子电池的等效电路模型,并对模型进行了降阶处理,通过模拟仿真对电池的等效模型进行理论研究。结果表明提出的电池等效模型能够较好地反应锂离子电池的工作特性,其中二阶降阶电路模型相对误差低于2.0%,仿真能够对锂离子电池的工作状态进行合理描述。(2)根据锂电池的荷电状态(State of Charge,SOC)定义,比较了现有的SOC估计算法的优缺点,将改进后的分数阶电池模型和卡尔曼滤波算法(Kalman Filter Algorithm)相结合,并将其应用到电池SOC估计中,并利用Matlab/Simulink仿真验证了该算法的精确性,实验表明,将改进后的分数阶电池模型和卡尔曼滤波算法相结合可提高SOC的估算精度。(3)搭建实验平台,通过将电池管理系统与磷酸铁锂电池联合起来调试,验证了本文设计的电池管理系统的合理性。实验仿真结果表明,本课题提出的电池管理系统能够实时监测出锂电池的开路电压、充放电电流以及实时温度等数据,能够对锂离子电池荷电状态进行正确估算,并在液晶显示板上实时显示电池剩余电量,基本能满足纯电动汽车应用的要求。