動力電池組管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、動力電池組管理系統(tǒng)是電動汽車中必備的重要零部件，與動力電池組共同構(gòu)成電池系統(tǒng)，為電動汽車提供動力。然而，在動力電池組管理系統(tǒng)方面仍然存在許多亟待解決的問題，比如充放電過程管理不當(dāng)、荷電狀態(tài)（SOC）估計精度低、均衡充電速度慢等，也是目前電動汽車動力電池組管理系統(tǒng)的研究熱點。動力電池組管理系統(tǒng)只有解決這些問題，才能推動電動汽車的快速發(fā)展。因此，系統(tǒng)深入地開展動力電池組管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究，具有重要的理論意義和工程實用價值。論文以磷酸鐵鋰

2、（LiFePO4）動力電池為研究對象，主要從電池充電特性與充電結(jié)束判定、電池模型建立與參數(shù)辨識、電池SOC在線估計算法和電池組均衡充電控制策略等方面進行了系統(tǒng)研究。論文取得的主要研究成果如下：
　　針對截止電壓對電池充電速度、循環(huán)壽命的影響問題，建立了動力電池充放電實驗平臺，進行了大量理論分析和充放電特性實驗研究，分析了現(xiàn)有充電方式各充電階段對電池充電容量的貢獻大小，分析了初始 SOC、充電電流對電池充電截止電壓的影響，提出一種根

3、據(jù)初始SOC、充電電流來智能的設(shè)定充電截止電壓、充電方式轉(zhuǎn)換的充電結(jié)束動態(tài)判據(jù)。通過實驗驗證，結(jié)果表明：基于多參數(shù)充電結(jié)束動態(tài)判據(jù)能夠有效減小動力電池?fù)p壞的危險，延長動力電池的循環(huán)壽命。這種充電結(jié)束動態(tài)判據(jù)既可以滿足動力電池常規(guī)充電的需要也可以滿足快速充電的需要，具有重要的工程實用價值。
　　為保證等效模型能夠準(zhǔn)確描述動力電池工作外特性，在動力電池充放電特性研究基礎(chǔ)上，分析了動力電池幾種等效模型的優(yōu)缺點，提出LiFePO4動力電池

4、的二階RC等效電路模型是比較精確、易于參數(shù)辨識和工程應(yīng)用的等效模型，并對二階RC等效電路模型進行了改進，采用最小二乘法對模型參數(shù)進行了辨識。實驗研究證實了采用改進二階RC等效電路模型能夠準(zhǔn)確模擬動力電池充放電特性，為采用等效電路模型的動力電池SOC在線估計奠定了基礎(chǔ)。
　　針對常規(guī)SOC定義中SOC值可能出現(xiàn)負(fù)值的問題，提出相對最大可用容量概念，并對SOC進行了重新定義。分析了幾種常用SOC估計算法的優(yōu)缺點，分析了擴展卡爾曼濾波（

5、EKF）算法的不足，并對EKF算法進行了改進，分析了自適應(yīng)擴展卡爾曼濾波（AEKF）算法的優(yōu)點，提出一種根據(jù)改進二階RC等效電路模型利用改進AEKF算法對動力電池SOC進行精確在線估計的算法。研究結(jié)果表明：該算法能夠解決常規(guī)SOC估計算法精度低、抗干擾性差的問題，對SOC在線估計的工程應(yīng)用具有重要的參考價值。
　　為解決電池組常規(guī)均衡充電方法均衡速度慢、能量損耗大、影響循環(huán)壽命等問題，歸納了幾種常用均衡充電裝置的優(yōu)缺點，分析了根據(jù)

6、電壓實施均衡充電方法的不足，在對動力電池SOC進行精確估計的基礎(chǔ)上，提出一種通過能量非耗散型電路和能量耗散型電路相結(jié)合，依據(jù)電池SOC進行電池組均衡充電控制的算法。實驗結(jié)果表明：該均衡充電控制算法能夠保證電池組中各單節(jié)電池SOC基本一致，縮短均衡充電時間，提高均衡充電效率。
　　針對動力電池間連接導(dǎo)線松動造成電池溫度過高、自燃等問題，提出一種動力電池間連接導(dǎo)線松動檢測的方法。該檢測方法能提高電池組供電的可靠性，避免電池間連接導(dǎo)線因