大學(xué)生方程式純電動賽車鋰電池管理系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、大學(xué)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(shù)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(jìn)行研究，設(shè)計電池管理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測電池組的狀態(tài)信息，掌握電池組的剩余容量，進(jìn)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(yùn)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(jìn)行分析，建立了二階 RC網(wǎng)絡(luò)電池模型，采用指數(shù)擬合的方法對模型中的參數(shù)進(jìn)行辨識。在MATLAB/Simulink軟件中實現(xiàn)電池模型并對模型進(jìn)行脈沖及自定義充放電工況下的仿真。仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)擬合較好，驗證了電池模型及參數(shù)辨識的準(zhǔn)確性。
　　在對常用的SOC（State of Charge）估算方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，選擇擴(kuò)展卡爾曼濾波算法作為本文 SOC估算方法。由于擴(kuò)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?jǐn)U展卡爾曼濾波算法與電池模型相結(jié)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(jìn)行SOC估算。在MATLAB/Simulink軟件中對兩種估算算法進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果表明基于有限差分?jǐn)U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(jié)合的均衡方法。根據(jù)電池充放電特性在不同階段制定了不同的均衡評判標(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)行了均衡策略的仿真。對電池的仿真和均衡試驗結(jié)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(shè)計了配套的硬件和軟件。硬件部分為主從分布式結(jié)構(gòu)，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