本文關鍵詞：基于CKF的鋰電池SOC估算及其電池管理系統(tǒng)研究

  更多相關文章： 鋰電池 電池管理系統(tǒng) 荷電狀態(tài) 容積卡爾曼濾波

【摘要】：當今社會,隨著人們對能源和環(huán)境的依賴越來越強,能源節(jié)約和環(huán)境保護越來越被大家所重視,新能源汽車成為世界各國汽車行業(yè)領域的重點研究方向。動力電池是影響新能源汽車發(fā)展的重要因素之一。鋰電池因為相比于其他儲能電池具有眾多優(yōu)點而在新能源汽車方面的應用越來越廣泛。但鋰電池組在使用時各單體電池間存在不一致性,會對鋰電池容量、使用壽命等造成嚴重影響,因此需要設計相應的電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)來解決這一問題。而對鋰電池荷電狀態(tài)(State of charge,SOC)的估算又是電池管理系統(tǒng)的重點及核心之一。本文對基于容積卡爾曼濾波(Cubature Kalman Filter,CKF)的鋰電池荷電狀態(tài)估算方法進行了研究,并研究設計了相應的電池管理系統(tǒng),論文主要工作及成果如下:1、闡述了在節(jié)能減排、保護環(huán)境的大背景下發(fā)展電動汽車的必要性,表明鋰電池在電動汽車運用方面存在的優(yōu)勢,指出了電池管理系統(tǒng)研究對鋰電池組的重要意義,分析了電池管理系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀,闡明了荷電狀態(tài)定義及研究現(xiàn)狀,并給出了本文研究內容。2、分析了鋰電池充放電特性及溫度特性,闡述了內部電阻式、戴維南式、PNGV式和Massimo Ceraolo式等幾種典型的鋰電池等效電路模型,設計了雙RC并聯(lián)回路式等效電路模型,列出了該等效電路模型下的離散化狀態(tài)方程和輸出方程,并進行了鋰電池開路電壓(Open Circuit Voltage,OCV)與荷電狀態(tài)標定實驗。3、分析了安時積分法、開路電壓法、內阻分析法、人工神經網絡法和卡爾曼濾波法等電池荷電狀態(tài)估算方法的優(yōu)缺點及適用條件,提出了基于容積卡爾曼濾波原理的鋰電池荷電狀態(tài)估算方法,與無跡卡爾曼濾波法(Unscented Kalman Filter,UKF)進行了對比,并通過仿真實驗對基于容積卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波的SOC估算方法進行分析比較。4、設計了包含主控電路、電流采樣電路、電壓采樣電路、溫度采樣電路、均衡模塊電路及通信電路等模塊的電池管理系統(tǒng)硬件電路,規(guī)劃了系統(tǒng)軟件工作流程,提出了相應的均衡控制策略,并進行了實驗分析。
【關鍵詞】：鋰電池 電池管理系統(tǒng) 荷電狀態(tài) 容積卡爾曼濾波
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 電池管理系統(tǒng)研究背景及意義9-11
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 電池管理系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 荷電狀態(tài)定義及研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文主要研究內容15-17
• 第二章 鋰電池特性分析與等效電路模型設計17-28
• 2.1 鋰電池特性分析17-21
• 2.1.1 充電特性17-19
• 2.1.2 放電特性19-20
• 2.1.3 溫度特性20-21
• 2.2 典型鋰電池等效電路模型21-26
• 2.2.1 內部電阻式模型21-22
• 2.2.2 戴維南模型22-23
• 2.2.3 PNGV模型23-24
• 2.2.4 Massimo Ceraolo模型24
• 2.2.5 雙阻容并聯(lián)回路等效電路模型24-26
• 2.3 鋰電池開路電壓與荷電狀態(tài)標定實驗26
• 2.4 本章小結26-28
• 第三章 鋰電池荷電狀態(tài)估算方法研究28-42
• 3.1 荷電狀態(tài)估算方法28-33
• 3.1.1 安時積分法28-29
• 3.1.2 開路電壓法29
• 3.1.3 內阻分析法29-30
• 3.1.4 人工神經網絡法30-31
• 3.1.5 卡爾曼濾波法31-33
• 3.2 基于容積卡爾曼濾波法的荷電狀態(tài)估算33-39
• 3.2.1 無跡卡爾曼濾波法33-35
• 3.2.2 容積卡爾曼濾波法35-38
• 3.2.3 容積卡爾曼濾波法對荷電狀態(tài)估算的實現(xiàn)38-39
• 3.3 荷電狀態(tài)估算仿真實驗39-40
• 3.4 本章小結40-42
• 第四章 電池管理系統(tǒng)硬件電路設計42-50
• 4.1 硬件電路設計42-49
• 4.1.1 DSP最小系統(tǒng)設計42-43
• 4.1.2 電流采樣電路設計43-44
• 4.1.3 電壓采樣電路設計44-45
• 4.1.4 溫度采樣電路設計45-46
• 4.1.5 信號隔離電路設計46
• 4.1.6 均衡模塊設計46-48
• 4.1.7 CAN通信設計48-49
• 4.2 本章小結49-50
• 第五章 電池管理系統(tǒng)軟件流程設計50-58
• 5.1 系統(tǒng)軟件模塊工作流程50-54
• 5.1.1 主程序工作流程50
• 5.1.2 系統(tǒng)初始化模塊工作流程50-51
• 5.1.3 數據采樣工作流程51-52
• 5.1.4 均衡工作流程52-53
• 5.1.5 SOC估算工作流程53
• 5.1.6 CAN通訊工作流程53-54
• 5.2 控制策略及實驗分析54-57
• 5.2.1 均衡控制策略54-56
• 5.2.2 實驗分析56-57
• 5.3 本章小結57-58
• 第六章 總結與展望58-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63-64
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文64

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 溫家鵬;姜久春;張維戈;文鋒;;電池更換模式下電池管理系統(tǒng)的研究[J];高技術通訊;2010年04期

2 劉文珍;范兵;;電池管理系統(tǒng)專利布局分析[J];中國集成電路;2011年10期

3 劉文珍;金鵬;;電池管理系統(tǒng)故障自診斷的系統(tǒng)研究[J];電氣技術;2012年04期

4 姜久春;;電池管理系統(tǒng)的概況和發(fā)展趨勢[J];新材料產業(yè);2007年08期

5 伍星;王杰;;混合動力汽車電池管理系統(tǒng)的分析[J];機械制造與自動化;2008年05期

6 劉保杰;王艷;殷天明;;電動汽車電池管理系統(tǒng)[J];電氣自動化;2010年01期

7 岳仁超;王艷;;電池管理系統(tǒng)的設計[J];低壓電器;2010年11期

8 汪洋;;一種新型鋰電池管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J];制造業(yè)自動化;2010年14期

9 惠鴻忠;;串聯(lián)混合動力公交車電池管理系統(tǒng)設計[J];農業(yè)裝備與車輛工程;2011年03期

10 陳竹;;電池管理系統(tǒng)中基本物理量的采集方法[J];電動自行車;2011年11期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 肖秀玲;王貴明;;低成本、高性能電動車電池管理系統(tǒng)的研究[A];工業(yè)自動化應用實踐——全國（第五屆）煉鋼、連鑄和軋鋼自動化學術會議論文集[C];2002年

2 張國輝;王金龍;;鎳鋅電池管理系統(tǒng)的設計實現(xiàn)[A];第二十六屆中國（天津）2012IT、網絡、信息技術、電子、儀器儀表創(chuàng)新學術會議論文集[C];2012年

3 陶銀鵬;余強;朱德祥;;純電動汽車分布式電池管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[A];第九屆河南省汽車工程技術研討會論文集[C];2012年

4 黃誠剛;尹華軍;;淺析鋰電池、充電機電池管理系統(tǒng)之間的工作關系[A];西南汽車信息：2011年上半年合刊[C];2011年

5 肖秀玲;;基于現(xiàn)場總線技術的輕型電動車電池管理系統(tǒng)的設計[A];2002中國電動汽車研究與開發(fā)[C];2002年

6 胡順璽;;純電動汽車電池管理系統(tǒng)的研究[A];2012重慶汽車工程學會年會論文集[C];2012年

7 胡順璽;;純電動汽車電池管理系統(tǒng)的研究[A];西南汽車信息：2012年上半年合刊[C];2012年

8 傅堯;潘博;鄭百祥;;基于主動均衡技術的電動汽車電池管理系統(tǒng)[A];第十四屆中國科協(xié)年會第19分會場：電動汽車充放電技術研討會論文集[C];2012年

9 楊巍;魏學哲;;先進ECU開發(fā)技術及其應用[A];中國汽車工程學會汽車電子技術分會第七屆（2006）年會暨學術研討會論文集[C];2006年

10 劉芳;高力;劉陽;;小波去噪方法在動力電池管理系統(tǒng)中的應用[A];2013中國汽車工程學會年會論文集[C];2013年

中國重要報紙全文數據庫 前7條

1 本報記者 于丹;發(fā)展新能源汽車 電池管理系統(tǒng)肩負重任[N];中國高新技術產業(yè)導報;2009年

2 記者 賈婧;福田汽車與英飛凌簽訂合作備忘錄[N];科技日報;2011年

3 記者趙文娟;拜特測控公司與丹麥一著名企業(yè)強強聯(lián)手[N];寧波日報;2009年

4 本報記者 李松戰(zhàn);“努力在發(fā)展新能源產業(yè)中有更大作為”[N];洛陽日報;2010年

5 記者 耿挺;上理教授組團承接科技項目[N];上�？萍紙�;2007年

6 北京國之企業(yè)專利應急和預警咨詢服務中心 于立彪　郝志國 羅嘯;新能源電池管理系統(tǒng)專利態(tài)勢分析[N];中國知識產權報;2011年

7 沈睿;讓軌道交通“電力十足”[N];中國航天報;2014年

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 張金龍;動力電池組SOC估算及均衡控制方法研究[D];天津大學;2012年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 馬園;電池管理系統(tǒng)模擬測試平臺的研究與實現(xiàn)[D];大連交通大學;2012年

2 尚鴻;鋰離子電池組管理系統(tǒng)SOC估算方法研究[D];天津理工大學;2015年

3 楊偉;電動汽車動力電池管理系統(tǒng)SOC估計的研究[D];燕山大學;2015年

4 簡俊鵬;純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)研究與設計[D];江西理工大學;2015年

5 鄭峰;DC-DC變換器在電池管理系統(tǒng)中的應用研究[D];山東大學;2015年

6 楊濤;大學生方程式純電動賽車鋰電池管理系統(tǒng)設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 何軍;動力鋰電池組管理系統(tǒng)SOC估算研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

8 劉謙;適用于AGV的鋰電池管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];西南科技大學;2015年

9 卿平勇;混合動力汽車電池管理系統(tǒng)故障診斷與健康管理研究[D];北京理工大學;2015年

10 彭安平;基于飛思卡爾單片機的電動汽車電池管理系統(tǒng)[D];電子科技大學;2014年

，

本文編號：705238