電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染是現(xiàn)今世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn)，因此開(kāi)展新能源汽車(chē)的研究已經(jīng)刻不容緩?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)較傳統(tǒng)車(chē)而言，兼具內(nèi)燃機(jī)車(chē)的特點(diǎn)又吸收了電動(dòng)車(chē)的優(yōu)勢(shì)，在有效提高經(jīng)濟(jì)性和降低排放方面有很寬廣的應(yīng)用前景。作為混合動(dòng)力汽車(chē)的關(guān)鍵部件，動(dòng)力電池對(duì)整車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重大影響。 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)的研究總體上可以分為電池組本身的機(jī)械系統(tǒng)集成和電池管理系統(tǒng)的研究。其中的電池組本身的機(jī)械系統(tǒng)集成主要包括滿(mǎn)足汽車(chē)空間布置的

2、電池組箱體的外部空間尺寸設(shè)計(jì)和機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)，以及滿(mǎn)足良好散熱條件的箱體內(nèi)部尺寸設(shè)計(jì)和合理的電池串聯(lián)方式和空間布置。整個(gè)電池系統(tǒng)總成需由帶支承(或懸掛)裝置的外殼進(jìn)行防水、防塵、絕緣的包裝，內(nèi)含若干單體蓄電池組成的蓄電池模塊、必要的傳感器、通風(fēng)通路、蓄電池組管理器BMS(Battery Management System)、內(nèi)部動(dòng)力電纜等。 電池管理系統(tǒng)的研究主要包括對(duì)電池運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)和優(yōu)化。其中電池的電壓、電流、溫度是電池管理

3、系統(tǒng)主要的測(cè)量參數(shù)，只有精確檢測(cè)到以上三個(gè)數(shù)據(jù)，才能結(jié)合合理有效的數(shù)學(xué)算法和策略估算出電池的SOC和SOH等重要參數(shù)，并且對(duì)電池組充放電的最大電流和門(mén)限電壓實(shí)時(shí)控制以達(dá)到對(duì)電池的充分保護(hù)和正常使用。同時(shí)汽車(chē)行駛過(guò)程中的安全性問(wèn)題也是一個(gè)重要議題，必須實(shí)現(xiàn)有效的的高壓電安全管理和故障診斷功能。 本文在分析了現(xiàn)有的一些電池模型的基礎(chǔ)上，建立了對(duì)電池的動(dòng)態(tài)模型參數(shù)進(jìn)行識(shí)別的數(shù)學(xué)方法，并在MATLAB/Simulink中進(jìn)行動(dòng)力電池建模

4、和仿真中得到了驗(yàn)證，其結(jié)果同時(shí)也可以對(duì)動(dòng)力電池剩余電量的估算提供較好的參考價(jià)值，有助于提高SOC的估算精度。 為了滿(mǎn)足混合動(dòng)力汽車(chē)上的能量需求，車(chē)用電池組通常都是由幾十個(gè)甚至上百個(gè)單體電池串聯(lián)起來(lái)為電動(dòng)汽車(chē)提供能量。由于生產(chǎn)工藝水平的制約，單體電池之間的性能在生產(chǎn)時(shí)就存在一定的差異性。而實(shí)際使用中連續(xù)的充放電循環(huán)導(dǎo)致的單體電池的差異，將使某些單體電池電量加速衰減。而電池組的實(shí)際可用電量是由單體電池的最小剩余電量決定的，因此這些差異

5、將使電池組的可使用電量減少，甚至縮短電池的使用壽命。目前電池組在使用前的匹配要求較高，能減少一些不均衡性的影響，但是仍不能根本解決均衡性的問(wèn)題。為了解決這種不均衡對(duì)鋰離子電池組的影響，在電池組的使用過(guò)程中需要使用電池管理器及其均衡子系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化管理。本文根據(jù)電池實(shí)際的不均衡現(xiàn)象有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了“削峰填谷”的均衡子系統(tǒng)。結(jié)合鋰離子電池使用過(guò)程中的不穩(wěn)定性，特別是電池充放電末期電壓和SOC的高度非線(xiàn)性，充分考慮了鋰離子電池電壓和SOC不