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纯电动汽车锂电池SOC估算与均衡控制设计
| 论文题名： | 纯电动汽车锂电池SOC估算与均衡控制设计 |
| 关键词： | 纯电动汽车;锂电池;荷电状态估算;卡尔曼滤波;均衡控制 |
| 摘要： | 随着新能源汽车的迅速发展，对电池管理系统（BMS）性能要求也在不断提升，其中如何提高电池荷电状态（SOC）估算精度和改善电池之间性能参数不一致性问题成为了当前研究重点。为此，针对电池SOC的高精度估算方法开展了研究，并以电池SOC作为均衡变量对均衡控制系统进行了设计。 （1）分析电池基本特性和不一致性，并建立了电池模型。基于电池实验平台数据完成了电池基本特性分析，同时对电池不一致性成因和表现形式进行分析，并确定SOC为均衡变量。结合电池非线性特点，建立了二阶RC等效电路模型，并利用0℃、25℃及45℃条件下测得的电池实验数据验证了模型的可靠性。 （2）高精度SOC估算方法研究。考虑到电池在实际运行时系统噪声具有不确定性，且模型参数还会受到温度和SOC值的影响，提出了一种扩展卡尔曼滤波（EKF）-自适应无迹卡尔曼滤波（AUKF）联合算法以实现对SOC的高精确估算。经实验平台数据验证可知，EKF-AUKF联合算法具有识别电池模型参数的能力，能在不同温度与驾驶工况下快速、准确地估算出SOC值，并将均方根误差（RMSE）控制在1.10%以内，其估算结果明显优于改进前的算法。 （3）电池均衡控制系统设计。基于电感和双向反激变换器的储能特性，以SOC作为均衡变量，设计了一种复合式分层均衡电路；结合电路连接方式、电池基本参数和均衡电流对不同层级的电路参数进行设计，并制定控制策略以实现多串联电池之间的同时均衡。在MALTAB/Simulink中搭建均衡仿真模型并进行了验证，结果表明，电池组处于不同工作状态下时，该均衡控制系统都能改善其不一致性现象。 本研究通过EKF-AUKF联合算法实现了SOC的高精度估算，并利用设计的均衡控制系统改善了电池组不一致性现象，提高了电池组能量利用率。 |
| 作者： | 杨超 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 何锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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