鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與SOC估算研究.pdf

1、隨著電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，作為純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，模塊化的大型鋰離子電池組被廣泛應(yīng)用。然而成組鋰離子動(dòng)力蓄電池的安全性和使用壽命尚不能滿(mǎn)足純電動(dòng)汽車(chē)的使用需求。為解決這方面問(wèn)題，就需要對(duì)成組的鋰離子動(dòng)力蓄電池的外特性參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池內(nèi)部狀態(tài)的估算，進(jìn)而對(duì)鋰離子電池組實(shí)施有效的管理，提高電池的使用效率和延長(zhǎng)電池的使用壽命。這就是電池管理系統(tǒng)（BMS，Battery Management System）最基本的功用。
　　

2、電池荷電狀態(tài)（SOC，State Of Charge）作為目前國(guó)內(nèi)外較為流行的衡量電池組剩余容量的狀態(tài)描述參數(shù)，對(duì)其的估算是電池管理系統(tǒng)中重要的一部分。SOC估計(jì)的準(zhǔn)確性是影響整車(chē)控制策略的關(guān)鍵因素，但SOC的估算受到諸如：充放電倍率、溫度、自放電和循環(huán)壽命等很多因素的影響，所以SOC估算的準(zhǔn)確性在實(shí)際應(yīng)用中很難得到保證。
　　因此，本文以鋰離子電池管理系統(tǒng)為對(duì)象進(jìn)行了如下研究：首先，在充分學(xué)習(xí)和掌握鋰離子電池特性和電池管理系統(tǒng)功

3、能需求的基礎(chǔ)上，從硬件和軟件設(shè)計(jì)兩方面對(duì)電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了說(shuō)明。其次，為了提高純電動(dòng)汽車(chē)鋰離子動(dòng)力蓄電池SOC的估算精度，本文設(shè)計(jì)了基于卡爾曼濾波法的SOC估算策略。為實(shí)現(xiàn)該方法，先應(yīng)用電動(dòng)汽車(chē)仿真軟件ADVISOR2002對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)GM-EV1的整車(chē)模型，在NYCC和UDDS兩種實(shí)際工況下進(jìn)行了整車(chē)仿真實(shí)驗(yàn)。采集了對(duì)應(yīng)工況下鋰離子動(dòng)力電池組的電壓值、電流值和SOC，并擬合出OCV-SOC曲線(xiàn)得到曲線(xiàn)關(guān)系方程。再通過(guò)建立鋰離

4、子動(dòng)力蓄電池的一階RC等效電路模型，得到電路關(guān)系表達(dá)式，作為卡爾曼濾波算法的系統(tǒng)狀態(tài)方程和系統(tǒng)觀測(cè)方程。并應(yīng)用ADVISOR軟件仿真中獲取的電池組電壓和電流數(shù)據(jù)，最后借助MATLAB軟件通過(guò)M文件的代碼編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)了基于卡爾曼濾波算法的5步遞推運(yùn)算，最終求出電池組不同工況下的SOC結(jié)果。
　　在文章的最后，對(duì)卡爾曼濾波算法得到的SOC結(jié)果與ADVISOR仿真結(jié)果的誤差進(jìn)行了分析。結(jié)果表明卡爾曼濾波法在估算電池組SOC時(shí)，有效解決了安時(shí)