磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著能源短缺和環(huán)保問題的日益突出，電動(dòng)汽車已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展的方向之一。目前電動(dòng)汽車尚存在續(xù)駛里程短、壽命短、初期成本高、安全性差等問題，均來自于車用動(dòng)力電池系統(tǒng)在性能、成本、安全性上的局限，車用動(dòng)力電池系統(tǒng)技術(shù)已成為制約電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸技術(shù)之一。而荷電狀態(tài)SOC的準(zhǔn)確估計(jì)、電池組的均衡控制等成為動(dòng)力電池管理工作的關(guān)鍵技術(shù)。本文在研究電池模型及其參數(shù)辨識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)于電動(dòng)汽車用磷酸鐵鋰電池 SOC估算、電池組的動(dòng)態(tài)均衡控制和電

2、池管理系統(tǒng)的工程應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了深入的研究。論文主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　（一）、結(jié)合論文研究背景和現(xiàn)狀分析，對(duì)電池模型、SOC估算方法、均衡控制技術(shù)、電池管理系統(tǒng)的已有成果進(jìn)行總結(jié)和分析，提煉本論文研究所要克服的技術(shù)難點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，為了獲取研究所需的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，針對(duì)專用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池進(jìn)行了大量的包括充放電雙向參數(shù)的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線對(duì)電池組的電壓、內(nèi)阻、容量等特性進(jìn)行分析，根據(jù)電池在電流變化時(shí)端電壓響應(yīng)特性建立

3、二階RC模型作為仿真模型，為后續(xù)的SOC估算研究提供依據(jù)。
　?。ǘ?、研究電池模型的參數(shù)辨識(shí)方法。通過離線參數(shù)辨識(shí)分別對(duì)磷酸鐵鋰電池一階、二階RC模型進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí)分析，并重點(diǎn)研究針對(duì)二階RC模型，提出自適應(yīng)粒子群優(yōu)化方法（APSO算法）對(duì)電池模型的參數(shù)實(shí)時(shí)在線辨識(shí)方法以提高辨識(shí)精度，把參數(shù)辨識(shí)問題轉(zhuǎn)化為參數(shù)空間尋優(yōu)，在尋優(yōu)過程中可有效避免局部最優(yōu)的缺點(diǎn)，最終獲得參數(shù)的全局最優(yōu)解，并與遞推最小二乘算法進(jìn)行仿真比較，通過誤差對(duì)比分

4、析，驗(yàn)證了 APSO算法應(yīng)用于電池模型參數(shù)辨識(shí)具有快速、精確等優(yōu)良性能。
　?。ㄈ?、研究提高SOC估計(jì)準(zhǔn)確度的方法。通過從理論上對(duì)比采用離線辨識(shí)電池模型參數(shù)方法聯(lián)合擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）估算電池 SOC，以及 APSO算法聯(lián)合EKF估算SOC。同時(shí)，采用離線辨識(shí)電池模型參數(shù)方法聯(lián)合無跡卡爾曼濾波（UKF）估算電池SOC，以及APSO算法聯(lián)合UKF估算SOC，并對(duì)各種聯(lián)合估算進(jìn)行仿真驗(yàn)證，得出所提出的APSO算法聯(lián)合UKF估算具

5、有精確的參數(shù)綜合辨識(shí)能力和更高的收斂效率。
　?。ㄋ模?、研究電池組電壓均衡技術(shù)的控制策略。采用復(fù)合結(jié)構(gòu)的DC-DC變換器應(yīng)用于磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組進(jìn)行電壓均衡，通過深入研究壓差頻率主動(dòng)均衡控制策略，在優(yōu)化電路參數(shù)基礎(chǔ)上提出了綜合考慮具有最大均衡電流和均衡速度的追蹤動(dòng)態(tài)均衡點(diǎn)主動(dòng)均衡控制策略。通過搭建均衡實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證系統(tǒng)的工作性能，并在同等條件下對(duì)不同均衡主電路及主動(dòng)均衡控制策略進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證理論的正確性。
　　最后，基于上述