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锂离子电池SOC估算策略及主动均衡技术研究

王云秋

锂离子电池SOC估算策略及主动均衡技术研究

王云秋1
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作者信息

  • 1. 南京理工大学
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摘要

锂电池作为电动汽车的主要动力影响着其行驶的可靠性和续航能力。对锂电池进行合理的管控也是解决其自身不一致性问题以及保证电动汽车中锂电池组安全性的关键。本文对模型参数辨识方法,SOC估算策略及均衡控制系统做出了具体研究。 首先,本文主要分析了电池的工作原理并根据相关电化学特性建立等效电路模型。将电池在线辨识作为本文研究重点,根据等效电路模型建立状态空间方程,利用FFRLS算法在MATLAB环境下对整个辨识过程进行了仿真分析。 其次,详细介绍了电池SOC估算方法。对每种方法进行原理分析并在MATLAB/Simulink环境下做出仿真验证和误差分析。通过对比不同方法的优缺点,本文提出了一种基于噪声估计的新型SOC估算策略,对该估算策略进行详细的理论推导并结合实际工况做出了仿真和实验验证。 然后,本文设计了电池均衡系统,介绍了电池均衡技术。将主动均衡作为本文研究的重点,确定级联双向Buck-Boost电路为均衡主电路并提出了一种基于模糊PID的自适应数模混合控制策略。对模糊PID控制器参数进行设计并利用Simulink搭建了基于均衡拓扑的模糊PID控制模型。随后对本文所采用的数模混合控制策略进行了详细的介绍。 最后,搭建了电池均衡系统实验平台,对锂电池进行选型并完成均衡主功率电路的参数设计。根据电池均衡系统中所涉及的模块分别对硬件电路和软件系统进行设计。使均衡系统分别工作在充电均衡、放电均衡和静置均衡下从而验证本文理论分析的可行性。

关键词

锂离子电池/SOC估算策略/主动均衡/自适应控制

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授予学位

硕士

学科专业

电气工程

导师

李磊

学位年度

2021

学位授予单位

南京理工大学

语种

中文

中图分类号

TM
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