【摘 要】
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当前全球能源危机和环境污染问题依然严峻,且存在日益加剧的趋势,而随着工业化进程的推进与国家政策的支持,新能源汽车特别是电动汽车迅速发展起来。在电动汽车中,电源系统作为汽车的“心脏”尤为重要。目前在电源系统中普遍应用的锂离子电池,具有使用寿命长,自放电率低,能量密度高等优势。在实际的电源系统中,单节锂离子电池无法提供足够的能量,因此需要几百节单体电池进行组合,为汽车的运行提供能量。在电池的生产、储存
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当前全球能源危机和环境污染问题依然严峻,且存在日益加剧的趋势,而随着工业化进程的推进与国家政策的支持,新能源汽车特别是电动汽车迅速发展起来。在电动汽车中,电源系统作为汽车的“心脏”尤为重要。目前在电源系统中普遍应用的锂离子电池,具有使用寿命长,自放电率低,能量密度高等优势。在实际的电源系统中,单节锂离子电池无法提供足够的能量,因此需要几百节单体电池进行组合,为汽车的运行提供能量。在电池的生产、储存过程中,会存在一定的不一致性,并在电池使用过程中逐渐加大。因此需要对电池单体进行荷电状态(State of Charge,SOC)估计和均衡,以保证电池系统的健康稳定。本文主要的研究内容如下:(1)对锂离子电池进行了脉冲放电实验,获取了电池在脉冲放电过程中的电流和端电压数据,利用MATLAB拟合出了电池的OCV(Open Circuit Voltage)-SOC曲线,为后续进行电池模型参数辨识与SOC估计提供了数据基础。(2)在MATLAB/SIMULINK中建立了锂离子动力电池的二阶RC等效电路模型,并应用带有遗忘因子的最小二乘法进行了在线的模型参数辨识,得到模型中的欧姆内阻、极化内阻和极化电容的参数值,并在脉冲放电工况下对模型的精度进行了分析,为后续进行SOC估计提供了模型基础。(3)对应用扩展卡尔曼滤波进行SOC估计的过程进行了优化,增加了初值检测校正模块,在MATLAB/SIMULINK中以二阶RC模型为基础,利用扩展卡尔曼滤波算法进行SOC估计的验证,为电池单体间均衡控制提供了精确的均衡变量。(4)设计了一种基于电感的两层均衡拓扑结构,减少了均衡过程中电池单体参与的充放电次数,增加了模糊控制器进行均衡策略的制定,以模糊算法来控制均衡过程中的PWM信号的占空比,从而实现了对均衡过程更加精细化的控制,在MATLAB/SIMULINK中进行了均衡系统的搭建,进行仿真验证了方案的可行性与应用价值。
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