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锂电池组SOC估算和混合均衡策略的设计与实现

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锂电池组SOC估算和混合均衡策略的设计与实现

作者：吴轻舟湖南大学

学位级别：硕士

由于传统化石燃料的不断消耗和日趋严重的环境污染问题,人们越来越认识到清洁可再生能源的重要性。锂电池由于具有能量密度高、循环寿命长、对环境危害小等优点,越来越得到人们的重视。单体锂电池的工作电压只有3.6V,但是在电动汽车、... 详细信息

由于传统化石燃料的不断消耗和日趋严重的环境污染问题,人们越来越认识到清洁可再生能源的重要性。锂电池由于具有能量密度高、循环寿命长、对环境危害小等优点,越来越得到人们的重视。单体锂电池的工作电压只有3.6V,但是在电动汽车、储能电站和军事装备等领域应用时,往往需要几十甚至几百个电池串联供电。而电池单体之间本身就存在不一致性,电池组在复杂的工况下频繁充放电导致这种不一致性更加明显,直接影响电池组性能和使用寿命。因此,锂电池组在使用过程中,需要对其工作状态进行监测和管理,而其中电池荷电状态(State of Charge,SOC)的估算和均衡策略是锂电池管理系统(Battery Management System,BMS)的重中之重。本文首先阐述了锂电池的各种数学模型的特点,在研究了电池各种SOC估算算法之后,确立了二阶RC等效电路模型作为SOC估算模型。该模型具有精度准确,计算量适中的特点。本文推导了扩展卡尔曼滤波(EKF)的运算过程,并且在无迹卡尔曼滤波(UKF)的基础上提出了奇异值分解的卡尔曼滤波(SVD-KF)算法。该算法能克服UKF算法在矩阵分解中的不稳定性,并且结合二阶RC模型在MATLAB中搭建了基于该算法的锂电池SOC估算仿真模型,结果证明了该算法对于SOC估算误差精度在5%以内。其次,本文阐述了常见均衡拓扑结构的优缺点,通过双向反激式变换器均衡的原理分析,结合电阻式被动均衡,确立了两者结合的混合均衡策略。该混合均衡策略能充分发挥两个均衡方式的特点,较快降低单体电池之间的不一致性,提高均衡效率。最后,本文设计了一种能有效管理12节电池的锂电池管理系统,该系统能采集电池组电压、电流和温度等参数,除此之外还能有效计算电池SOC,具备混合均衡功能以及完善的系统保护功能。最后,通过基于LabVIEW的上位机采集分析数据,各项数据符合本文电池管理系统的设计要求。

关键词：锂离子电池 SOC估算混合均衡锂电池管理系统

基于主被动混合均衡的锂电池管理系统的设计与实现

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基于主被动混合均衡的锂电池管理系统的设计与实现

作者：朱晓帅杭州电子科技大学

学位级别：硕士

锂电池由于具有较高的能量密度、较低的自放电率、较长的使用寿命等优点,被广泛应用于电动汽车的供电系统中。电动汽车供电系统中的成百上千节锂电池必然会存在彼此之间自放电率、容量、内阻以及工作环境不完全相同的情况,这就造成了电... 详细信息

锂电池由于具有较高的能量密度、较低的自放电率、较长的使用寿命等优点,被广泛应用于电动汽车的供电系统中。电动汽车供电系统中的成百上千节锂电池必然会存在彼此之间自放电率、容量、内阻以及工作环境不完全相同的情况,这就造成了电池组的不一致性。锂电池组的不一致性会导致其可用容量大大减少,甚至会造成过冲过放等安全隐患。针对上述情况,本文提出了一种基于主被动混合均衡的锂电池管理系统。首先本文分析了锂电池的等效模型、不一致性产生的原因、均衡变量的选取以及目前主流的均衡方法。然后本文在现有均衡拓扑的基础上进行再次创新,提出了将被动均衡拓扑与主动均衡中基于反激变换的多变压器均衡拓扑相融合的主被动混合均衡拓扑。该拓扑通过分层的均衡模式使得两种均衡方式充分发挥各自的优势,又能弥补彼此的不足,提高了均衡拓扑的实际应用价值。之后,本文介绍了基于主被动混合均衡的锂电池管理系统的软硬件设计。本文利用分布式的设计思想将系统分为主控通信单元、主动均衡单元、信息采集单元、被动均衡单元等部分。整个供电系统共用一个主控通信单元与主动均衡单元,每个电池组单独安装一个信息采集单元与被动均衡单元,各单元彼此之间通过CANBUS进行信息交互。整个系统通过以太网或NB-IOT通信方式与PC端上位机进行信息交互,用户可以实时监控电动汽车电池系统的工作状态。最后,本文对所设计的均衡管理系统中的电源部分、信息采集部分、通信部分、上位机部分以及混合均衡部分的性能进行了实验验证。通过实验结果分析,本文设计的电池均衡管理系统符合设计要求。

关键词：电池均衡电池管理系统混合均衡锂电池 STM32

多层次交通网络的UE与SO混合均衡与效率损失

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华东交通大学学报 2012年第2期29卷 57-62页

作者：曾明华肖瑜黄细燕华东交通大学轨道交通学院华东交通大学基础学院南昌330013

缓解城市交通拥挤,改善交通网络效率是城市经济社会发展的重要议题,实际交通网络的多层次性被证明能改善交通网络性能。多层次的现代城市交通网络中部分车辆受控于交通诱导与控制中心,遵从系统最优原则(SO),而其他出行者服从用户平衡原... 详细信息

缓解城市交通拥挤,改善交通网络效率是城市经济社会发展的重要议题,实际交通网络的多层次性被证明能改善交通网络性能。多层次的现代城市交通网络中部分车辆受控于交通诱导与控制中心,遵从系统最优原则(SO),而其他出行者服从用户平衡原则(UE),建立了这种多层次混合交通均衡及其等价变分不等式,并推导出了多层次混合均衡的效率损失上界。该效率损失上界与网络层次结构、道路路况、交通需求水平、交通诱导信息渗透率相关,其特殊情况与以前所报道的结果吻合。

关键词：多层次交通网络混合均衡变分不等式效率损失

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考虑快捷性和舒适性出行偏好的网络混合均衡

交通科学与工程 2022年第3期38卷 121-127页

作者：黄中祥胡望欣李志学长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114

为建立更科学、出行舒适的交通分配模型,探讨了路段舒适性的定义与量化,建立了舒适性出行偏好的网络均衡模型。将出行者划分为快捷性偏好和舒适性偏好两种类型,假设网络中两种出行者同时存在,构建与混合均衡条件等价的多用户混合均衡模... 详细信息

为建立更科学、出行舒适的交通分配模型,探讨了路段舒适性的定义与量化,建立了舒适性出行偏好的网络均衡模型。将出行者划分为快捷性偏好和舒适性偏好两种类型,假设网络中两种出行者同时存在,构建与混合均衡条件等价的多用户混合均衡模型,并对该混合均衡模型的MSA求解算法进行设计。研究结果表明:舒适性路径选择行为形成的均衡流分布模式与快捷性的均衡流分布模式不同,两种路径选择行为导致的网络均衡状态均为混合均衡状态的特例。舒适性的交通分配模型可以弥补传统交通分配模型的不足,所预测的网络交通流分布形态也更准确,可为交通管控方案提供新的思路。

关键词：路径快捷性路径舒适性交通分配混合均衡 MSA算法

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新型锂电池组混合均衡电路的设计

电动工具 2015年第6期 5-9页

作者：贾丽源王成龙甘肃有色冶金职业技术学院甘肃金昌737100 上海江南长兴重工有限公司上海201913

针对锂电池充放电过程中的不一致性,设计了一种基于能量转移的锂电池均衡方案,通过将多余的能量传递到低电量的电池中实现均衡。系统采用的是2级混合均衡方法,第一级采用的是新型电感均衡电路,第二级采用的是独立变压器并联均衡电路。... 详细信息

针对锂电池充放电过程中的不一致性,设计了一种基于能量转移的锂电池均衡方案,通过将多余的能量传递到低电量的电池中实现均衡。系统采用的是2级混合均衡方法,第一级采用的是新型电感均衡电路,第二级采用的是独立变压器并联均衡电路。实验结果表明,该方法具有均衡时间短、效率高等优点,有效解决锂电池充放电不均衡性问题。

关键词：不一致性混合均衡电感均衡变压器

基于逐日动态分配模型路网混合均衡状态的研究

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物流科技 2019年第5期42卷 84-86,91页

作者：姚加林李行中南大学交通运输学院湖南长沙410075

为了描述在同时存在UE和SUE的路径选择行为下路网的流量演化情况,探讨最终混合均衡状态。文章根据有无先进出行者信息系统(ATIS)将出现者分为两大类,根据多种路网选择行为的描述建立逐日动态分配模型。通过数值实验,证明了模型求解路网... 详细信息

为了描述在同时存在UE和SUE的路径选择行为下路网的流量演化情况,探讨最终混合均衡状态。文章根据有无先进出行者信息系统(ATIS)将出现者分为两大类,根据多种路网选择行为的描述建立逐日动态分配模型。通过数值实验,证明了模型求解路网混合均衡状态的可行性;同时通过加入随机误差,能够证明系统的鲁棒性。

关键词：混合均衡流量逐日演进过程先进出行者信息系统

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新型电动汽车锂电池组混合均衡电路的设计

工业控制计算机 2015年第4期28卷 147-149页

作者：薛力升朱赛飞吴浩上海大学微电子研究与开发中心上海200072

针对锂电池充放电过程中的不一致性,设计了一种基于能量转移的锂电池均衡方案,通过将多余的能量传递到低电量的电池中实现均衡。系统采用的是2级混合均衡方法,第一级采用的是新型电感均衡电路,通过储能电感将能量传递给低电压电池;第二... 详细信息

针对锂电池充放电过程中的不一致性,设计了一种基于能量转移的锂电池均衡方案,通过将多余的能量传递到低电量的电池中实现均衡。系统采用的是2级混合均衡方法,第一级采用的是新型电感均衡电路,通过储能电感将能量传递给低电压电池;第二级采用的是独立变压器并联均衡电路,电池组产生的电流通过变压器原边,在副边产生电流从而将能量传递给低电压电池。实验结果表明,该方法具有均衡时间短、效率高等优点,有效解决锂电池充放电不均衡性问题。

关键词：不一致性混合均衡电感均衡变压器

从混合均衡到分权制衡——西塞罗与联邦党人共和思想之比较

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西南政法大学学报 2005年第6期7卷 29-32页

作者：舒绍福中国人民大学国际关系学院北京100872

西塞罗古典共和思想以混合均衡政体为核心,而联邦党人则推陈出新,建构了以“自由选择、分权制衡”为核心的现代共和思想,但这两种共和思想并非毫不相干,而是有着内在的关联。一方面,两者有着共同的理论渊源和基本原则,从混合均衡到分权... 详细信息

西塞罗古典共和思想以混合均衡政体为核心,而联邦党人则推陈出新,建构了以“自由选择、分权制衡”为核心的现代共和思想,但这两种共和思想并非毫不相干,而是有着内在的关联。一方面,两者有着共同的理论渊源和基本原则,从混合均衡到分权制衡展现了共和思想发展的内在理路;另一方面,在政体划分基础、目标诉求、权威依凭、政体实质等方面,联邦党人现代共和思想是对西塞罗古典共和思想的发展与超越。

关键词：共和混合均衡分权制衡共和思想联邦党人西塞罗自由选择思想发展目标诉求

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车载动力电池混合均衡控制策略

农业装备与车辆工程 2020年第5期58卷 80-84页

作者：张人杰李聪上海工程技术大学汽车工程学院上海市201620

针对电动汽车串联锂电池在电路中的不一致性问题,设计了一种混合主动均衡电路。该电路以电池的SOC值为均衡依据,把电感均衡和变压器均衡相接合来完成锂电池的模组间均衡和模组内均衡,并使用MATLAB软件对均衡电路进行了仿真验证。最终仿... 详细信息

针对电动汽车串联锂电池在电路中的不一致性问题,设计了一种混合主动均衡电路。该电路以电池的SOC值为均衡依据,把电感均衡和变压器均衡相接合来完成锂电池的模组间均衡和模组内均衡,并使用MATLAB软件对均衡电路进行了仿真验证。最终仿真结果证明,本文提出的混合均衡策略能够实现均衡效果,延长电池寿命。

关键词：电动汽车锂电池不一致性混合均衡