摘要：石油、天然气、煤等不可再生的化石能源日益枯竭,必将影响传统燃油汽车行业的发展。电动汽车具有“零”排放...石油、天然气、煤等不可再生的化石能源日益枯竭,必将影响传统燃油汽车行业的发展。电动汽车具有“零”排放的特点,所以世界各国都在积极倡导和扶持电动汽车行业发展并纷纷为传统燃油汽车制定了禁售时间表。以锂离子动力电池作为电动汽车的动力源受到世界人民的青睐。因其具有能量密度高、循环寿命长、无污染等优点,使之成为电动汽车动力源的不二之选。电池管理系统又是锂离子动力电池的大脑,能提高动力电池的能量利用率并延长电池的使用寿命,间接缓解了能源危机扩大的趋势。本课题围绕电池管理系统的荷电状态(State of Charge,SOC)估算和均衡两大技术开展研究,主要工作如下:首先,研究了锂离子电池SOC技术的优缺点。采用二阶Thevenin模型与扩展卡尔曼滤波进行仿真并采集电池模型的开路电压和SOC值。根据仿真数据建立开路电压(OCV)与SOC对应曲线关系进而得出SOC的预估值。采用STM32F103RCT6作为电池管理系统的主控芯片并且用其采集系统参数。单独使用扩展卡尔曼滤波法无法消除采集误差。针对采集误差问题,提出了经典互补滤波和扩展卡尔曼滤波的联合估算法,并利用联合算法进行SOC估算实验。结果表明,联合算法比单独使用扩展卡尔曼滤波法的估算精度高,能够较好的消除采集误差。其次,分析了被动均衡系统能量利用率不高和无法消除电池不一致性影响的问题。设计了多准则限定电感式主动均衡拓扑电路结构。利用电感的储能作用,转移电池组中不均衡的电量,消除电池不一致性。采用左右相似的电路结构,选择SOC作为电池不一致性的评价标准,设定多个均衡阈值,使主动均衡系统结构简单、均衡路径多、均衡准确率高。建立了Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果验证了本课题所设计的主动均衡系统方案的可用性。最后,设计了主动均衡系统的整体硬件结构和实验方案,建立了均衡系统的软、硬件实验平台,研究多准则限定电感式主动均衡系统,完成了锂离子电池组的均衡实验并对实验结果进行分析。研究结果表明:本课题所提出的经典互补滤波法和扩展卡尔曼滤波法相结合的SOC估算法,能够消除主控芯片STM32F103RCT6的采集误差,提高了估算精度,可以作为主动均衡系统开启判断的依据。本课题所设计的多准则限定电感式主动均衡系统,结构简单、均衡效率高,实用性好。更多还原显示全部
