大學生方程式純電動賽車鋰電池管理系統(tǒng)設計.pdf

1、大學生方程式純電動賽車依托國家新能源汽車發(fā)展政策，受到各大高校的青睞。純電動賽車對輕量化、可靠性和安全性要求很高，但是電池和電池管理技術制約著其發(fā)展。通過對純電動賽車用三元聚合物鋰電池（又稱鎳鈷錳酸鋰電池，以下簡稱三元電池）進行研究，設計電池管理系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測電池組的狀態(tài)信息，掌握電池組的剩余容量，進行有效的均衡管理并對危險狀況及時處理，使電池安全、可靠、高效的運行，延長使用壽命。
　　本文以三元電池為研究對象，首先通過充放電

2、試驗對電池的開路電壓、回彈電壓特性進行分析，建立了二階 RC網絡電池模型，采用指數擬合的方法對模型中的參數進行辨識。在MATLAB/Simulink軟件中實現電池模型并對模型進行脈沖及自定義充放電工況下的仿真。仿真結果與試驗數據擬合較好，驗證了電池模型及參數辨識的準確性。
　　在對常用的SOC（State of Charge）估算方法進行分析的基礎上，選擇擴展卡爾曼濾波算法作為本文 SOC估算方法。由于擴展卡爾曼濾波算法忽略了Ta

3、ylor展開式的高階項造成一定誤差，采用有限差分方法修正其高階項。將有限差分擴展卡爾曼濾波算法與電池模型相結合，選定各主要變量及方程的具體形式，在算法遞推作用下進行SOC估算。在MATLAB/Simulink軟件中對兩種估算算法進行仿真，仿真結果與試驗數據進行對比，結果表明基于有限差分擴展卡爾曼濾波算法的SOC估算誤差不超過3％，估算精度更高。
　　針對基于端電壓中心均衡或基于SOC均衡方法的不足，提出一種將端電壓均衡與SOC均衡

4、結合的均衡方法。根據電池充放電特性在不同階段制定了不同的均衡評判標準，確定均衡的閾值并制定均衡策略。在MATLAB/Simulink軟件中建立了基于電池模型的均衡電路，并進行了均衡策略的仿真。對電池的仿真和均衡試驗結果表明該方案能有效防止電池過充和過放，提高了能量利用率。
　　為純電動賽車鋰電池組設計了配套的硬件和軟件。硬件部分為主從分布式結構，分1個主控模塊和6個從控模塊。主控模塊完成對SOC的估算，總電壓、電流的采集，模塊間的