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动力电池健康状态估计及均衡研究
| 论文题名： | 动力电池健康状态估计及均衡研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子电池;SOH估计;参数提取;均衡拓扑结构 |
| 摘要： | 能源紧缺以及环境污染等诸多因素再一次将电动汽车推上历史舞台，已成为全球关注的焦点。中国也将电动汽车产业列为重点发展的新型战略产业，希望通过发展电动汽车来促进中国汽车产业的结构调整和技术进步，最终实现汽车产业的“弯道超车”。动力电池作为电动汽车的主要动力源，其性能直接影响到整车的动力性、经济性和安全性等。目前，作为电动汽车三大关键技术之一的电池技术，其状态监测与估计以及成组应用技术更是关键中的关键。 论文以车用锂离子动力电池为研究对象，主要工作包括以下几方面的内容： 基于锂离子电池工作的化学原理和电子运动理论的基础上，确定二阶RC模型。从参数辨识理论角度采用以M序列为持续激励信号的电池模型参数辨识方法，并进行仿真试验。通过对比脉冲试验验证了该方法的可行性、有效性，同时进行基于含遗忘因子递推最小二乘算法的参数辨识方法的推导及仿真试验，验证了二阶RC模型的准确性、适用性。 基于锂离子电池循环寿命试验数据，对锂离子电池可用容量的影响因素及循环特性进行分析。结果表明，影响单体电池可用容量的因素较多且存在耦合作用；对于锂离子电池循环测试过程中充放电特性表现出很强的规律性进行了研究，基于已建立的二阶RC模型，推导出基于充电电压曲线的SOH估计模型，详述了模型参数提取的方法；通过电池循环寿命试验数据进行了SOH估计，结果验证了估计方法的精准性、可靠性。 针对串联电池组SOH估计存在容量不确定性问题，对电池组在具有不同均衡功能和均衡能耗时的最大可用容量进行详细分析。结果表明，使用有非能量消耗型动态均衡功能的电池组，对其容量和能量的利用可达最大化。给出了不同情况下的电池组最大可用容量、SOC和SOH，为电池组状态估计提供依据，也为均衡方案制定提供理论指导。 针对串联动力电池成组前后的不一致性问题，基于串联电池组最大可用容量的分析结果和对串联电池组电容式均衡拓扑结构进行了系统的研究，提出了新型均衡拓扑结构，建立了基于四单体串联电池组仿真电路模型并进行仿真验证。结果表明，提出的新型均衡拓扑结构具有更好的均衡效果，为电容式均衡拓扑电路在串联电池组上的应用提供了新的方案。 |
| 作者： | 汤杰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 冯能莲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽农业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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