【摘 要】
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随着能源需求增长和环境污染恶化,电动汽车将逐步占领汽车市场。作为电动汽车动力心脏的锂离子电池,在使用过程中剩余电量的不一致性不断扩大,直接影响电动汽车的续航里程,因此电池均衡控制系统成为电动汽车领域的研究热点。本文以18650三元锂离子电池为研究对象,开展以下研究:首先,采用扩展卡尔曼滤波算法对电池进行SOC估算。搭建二阶RC电路模型,采用HPPC脉冲测试法进行电池参数识别,在MATLAB/Sim
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随着能源需求增长和环境污染恶化,电动汽车将逐步占领汽车市场。作为电动汽车动力心脏的锂离子电池,在使用过程中剩余电量的不一致性不断扩大,直接影响电动汽车的续航里程,因此电池均衡控制系统成为电动汽车领域的研究热点。本文以18650三元锂离子电池为研究对象,开展以下研究:首先,采用扩展卡尔曼滤波算法对电池进行SOC估算。搭建二阶RC电路模型,采用HPPC脉冲测试法进行电池参数识别,在MATLAB/Simulink中对该电路模型的精确性进行仿真验证。在1C放电倍率直流放电和1C、1/3C放电倍率间歇放电工况下,通过仿真得到的工作电压数据与实验数据进行对比,误差值在0.05v之内,验证电路模型的有效性。在MATLAB中分别进行直流放电工况和间歇放电工况下的SOC估算仿真,并与实验数据进行对比,误差值控制在3%左右,验证扩展卡尔曼滤波算法的可行性。其次,设计短路式均衡拓扑结构及其控制策略。以SOC作为均衡变量,通过继电器通断实现不同电池之间的交替重组,形成串联电池组进行充放电,以达到整个电池组SOC均衡的目的。在Simulink中进行相对应充放电仿真,验证该系统的可行性。仿真结果表明,在正常工况下,单体电池在充放电过程中的不一致性控制在1.556%以内;故障工况下,电池组依然能够选择性放电,直至电池组不满足放电需求。最后,搭建交替式均衡控制系统实验平台,进行电池组电压采集,SOC估算及不同工况下的充放电实验。实验结果表明,该系统采集到的电压值及SOC估算值均与真实值变化趋势相同,具有可行性;在正常工况下的放电实验中,延时时间由20s缩短为10s,电池之间的不一致性缩小至1.27%,能明显改善系统的均衡效果。实验结果与仿真结果相一致,证明该系统对电池均衡控制的有效性。
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