鋰電池荷電狀態(tài)估計研究及管理系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、環(huán)境和能源問題推動了清潔新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在發(fā)電環(huán)節(jié)，發(fā)展風(fēng)能太陽能發(fā)電系統(tǒng)受到各國政府的重視;在用電環(huán)節(jié)，電動汽車時代正悄悄來臨。風(fēng)能太陽能為間歇性能源，并網(wǎng)時通常需要儲能電池組作為“緩沖”。電動汽車則采用動力電池組提供驅(qū)動力。鋰離子電池具有能量比高、使用壽命較長、單體工作電壓高等優(yōu)點，是作為儲能電池和動力電池的首選。在實際使用過程中，為了滿足儲能系統(tǒng)和電動汽車高壓大容量的需求，電池組通常由幾百或上千個單體電池組成。如何實現(xiàn)大規(guī)模鋰電

2、池陣列的科學(xué)管理，將具有實際意義。電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，BMS)具有保護(hù)電池、延長電池使用壽命的功能。荷電狀態(tài)(State of Charge，SOC)是電池的重要參數(shù)，對其進(jìn)行估計也是電池管理系統(tǒng)的重要任務(wù)。準(zhǔn)確的SOC估計，是電動汽車以及儲能系統(tǒng)推廣過程中需要解決的關(guān)鍵問題之一。本文針對SOC的估計進(jìn)行了深入研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了電池管理系統(tǒng)的設(shè)計。本文的主要的工作和內(nèi)容如下:
　

3、　 1)基于電池組內(nèi)單體電池的一致性分析，提出了電池組的SOC估計。電池組內(nèi)單體電池的不一致性是不可避免的。這種不一致性將影響電池組的總?cè)萘恳约笆Ｓ嗳萘康闹怠鹘y(tǒng)的電池組SOC估計方法沒有考慮到不一致性和均衡對電池的影響。為了解決這種問題，本文提出一種新的方法。通過建立在不同均衡控制策略下電池組SOC與單體電池參數(shù)之間的關(guān)系，實現(xiàn)了對電池組SOC的準(zhǔn)確估計。這種方法同時研究了兩種不同連接方式的電池組（串聯(lián)與并聯(lián)）。基于最先過放和最先過

4、充電池模型，利用UPF(Unscented Particle Filter)算法，實現(xiàn)了對電池組SOC的估計。基于實際數(shù)據(jù)的仿真實驗結(jié)果表明該方法具有較好的估計精度。
　　 2)針對電池模型很難建立的問題，提出了基于充電方式的SOC校準(zhǔn)估計方法。針對目前鋰電池SOC的估計算法復(fù)雜度普遍較高，而安時法又具有累計誤差的問題，提出了一種工程實用的SOC估計方法。通過分析電池特性并結(jié)合安時法，建立了SOC初始值、總?cè)萘恳约袄塾嬚`差的校準(zhǔn)

5、方法，然后利用恒流、恒壓不同充電階段的電池特性，建立終端電壓與SOC之間的映射關(guān)系，以實現(xiàn)較高精度的SOC校準(zhǔn)。仿真實驗表明，本方法能夠較好的完成校準(zhǔn)并使得SOC的估計誤差在5％內(nèi)，滿足實際使用要求。
　　 3)針對大規(guī)模電池組的管理，提出了一種基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的主從式架構(gòu)電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)從機系統(tǒng)采集電池的基本參數(shù)，通過CAN通信網(wǎng)絡(luò)上傳到主機系統(tǒng)，主機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，最后，BMS根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果科學(xué)合理的