鋰離子電池管理系統(tǒng)的設計與SOC估算研究.pdf

1、隨著電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，作為純電動汽車的動力系統(tǒng)，模塊化的大型鋰離子電池組被廣泛應用。然而成組鋰離子動力蓄電池的安全性和使用壽命尚不能滿足純電動汽車的使用需求。為解決這方面問題，就需要對成組的鋰離子動力蓄電池的外特性參數(shù)進行監(jiān)測，實現(xiàn)對電池內(nèi)部狀態(tài)的估算，進而對鋰離子電池組實施有效的管理，提高電池的使用效率和延長電池的使用壽命。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)，對其的估算是電池管理系統(tǒng)中重要的一部分。SOC估計的準確性是影響整車控制策略的關(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估算的準確性在實際應用中很難得到保證。
　　因此，本文以鋰離子電池管理系統(tǒng)為對象進行了如下研究：首先，在充分學習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，從硬件和軟件設計兩方面對電池管理系統(tǒng)的設計實現(xiàn)進行了說明。其次，為了提高純電動汽車鋰離子動力蓄電池SOC的估算精度，本文設計了基于卡爾曼濾波法的SOC估算策略。為實現(xiàn)該方法，先應用電動汽車仿真軟件ADVISOR2002對純電動汽車GM-EV1的整車模型，在NYCC和UDDS兩種實際工況下進行了整車仿真實驗。采集了對應工況下鋰離子動力電池組的電壓值、電流值和SOC，并擬合出OCV-SOC曲線得到曲線關(guān)系方程。再通過建立鋰離

4、子動力蓄電池的一階RC等效電路模型，得到電路關(guān)系表達式，作為卡爾曼濾波算法的系統(tǒng)狀態(tài)方程和系統(tǒng)觀測方程。并應用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M文件的代碼編寫實現(xiàn)了基于卡爾曼濾波算法的5步遞推運算，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)果的誤差進行了分析。結(jié)果表明卡爾曼濾波法在估算電池組SOC時，有效解決了安時