电动汽车电池组单体电池管理系统研究

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1、同济大学汽车学院硕士学位论文电动汽车电池组单体电池管理系统研究姓名：沈丹申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：孙泽昌;魏学哲20080301摘要电动汽车是未来的发展方向，作为电动汽车的关键部件，动力电池对整车动力性、经济性和安全性都有重大影响。电动汽车用电池组通常都是由几十个甚至上百个单体电池串联起来为电动汽车提供能量的，由于生产工艺的制约，单体电池之间的性能在生产时就存在一定的差异性。在日后的使用过程中，这种不一致性将会逐渐拉大，形成正反馈特性。作为电池系统的重要组成部分，电池管理系统可以对电池组进行安全监控及有效管理。电池的性能下降，通常表现为电池的内阻增加以及容

2、量的减少。根据单体电池的电压值以及通过串联电池组的电流值，单体电池管理系统如果可以在线的诊断出单体电池的内阻以及容量的变化，就可以及时采取控制方法，避免对单体电池的滥用以及单体电池之间不一致性的扩大。对于锂离子电池而言，控制方法之一是对电池进行均衡，对于燃料电池而言，可以改变电池系统运行条件，以弥补电池在使用过程中性能的不一致性，最大限度的发挥动力电池的效用，延长电池的使用寿命，增加电动汽车的安全性。而单体电池电压值的检测是在线辨识内阻与容量、对电池采取控制策略的基础。本文针对锂离子电池和燃料电池在电动汽车上的应用，分析了两种电池的特性，为它们建立单体电池等效电路模型。在

3、模型的基础上，使用可在线实时辨识参数的递推最4,-乘法进行单体电池内阻的辨识，针对实际电池管理系统的情况，分析电池系统对电压、电流信息不同步的容忍程度，研究采样步长、采样延时以及采样误差对内阻参数辨识带来的影响，为在线实时辨识内阻确立基础。为实现对单体电池的管理，本文首先研究了单体电池电压监测以及均衡环节的实现方案，然后分别针对高功率型锂离子电池、燃料电池，设计了单体电池管理系统。并采用硬件在环测试的方法设计模拟电路板对设计好的管理系统进行测试。最后，对本文中存在的不足以及今后的工作方向做了简要的讨论。关键词：电动汽车电池管理系统不一致性锂离子电池燃料电池参数辨识电池均衡

4、ABSTRACTElectricvehiclesarethetrendtobedevelopedinthefuture．Asanimportantcomponentofelectricvehicles，thepowerbatterieshavegreateffectsonthepowerperformance，economyandsecurityofthewholevehicle．Powerbatteriesusedinelectricvehiclesareusuallyinseriesbytensorahundredofbatteriestoprovidepowerto

5、electricvehicles．Butduetotheproductiontechnology,thedifferenceofperformanceamongsinglebatteriesexistswhentheyareproduced．Whilethebatteriesareused，thedifferenceoftheirperformancewillbeenlarged，andthisisapositivefeedback，whichmeansthedifferencewillbecomelargerandlarger．Asanimportantcomponen

6、tofthebatterysystem，batterymanagementsystemcouldmonitorthesecurityofthebatterymodule，andgivethemoduleeffectivemanagement．Theperformancedegradationofbatteriesisusuallyshowedastheincreasingoftheinternalresistanceandthedecreasingofthecapacity．Accordingtothevoltageofthesinglebatteryandthecurr

7、entflowingthroughthemodule，ifsinglebatterymanagementsystemcouldidentifythechangesoftheintemalresistanceandcapacityonline，andthentheBMScouldtakesomecorrespondingcontrollingmethodsintimetoavoidtheabuseofthebatteriesandtheenlargementoftheinconsistencyofperformanceamong