电动汽车锂电池组SOC辨识与均衡管理研究

电动汽车是一种以动力电池作为动力源的新型汽车，与传统汽车相比它更环保、更节省能源，所以具有很好的发展潜力。电池是影响电动汽车发展的关键，对电池的荷电状态（用SOC表示）辨识和电池组的均衡管理是电动汽车的关键技术。本文主要包括如下研究内容： 首先，本文研究了动力锂电池的电压特性、内阻特性和容量特性等基本特性，其中包括开路电压（用Uo表示）与SOC关系曲线，电流倍率、温度和SOC对电池内阻的影响，以及电流倍率、温度等因素对电池容量的影响。在掌握电池基本特性的基础上，结合国内外电池模型和SOC辨识的研究现状，本文基于电池的PNGV改进型模型，对电池进行参数辨识并采用扩展卡尔曼滤波（用EKF表示）与安时积分的组合算法对SOC进行估计，其算法既适用于在线估计，也适用于离线估计。恒流脉冲放电和ECE15工况两种实验表明了该算法可有效修正SOC的初始误差，并能保证估算精度。 然后，本文开发了基于专用多节锂电池组监测芯片LTC6802的电池均衡管理系统，并完成了其硬件实现和软件设计。本系统采用了模块化的设计方法,主要包括采样与均衡模块、从板ECU模块、CAN通信模块和主板ECU模块。均衡过程中，从板ECU主程序调用SPI通信、AD转换等子程序来监测电池的电压、温度和电流，然后通过运算处理进行均衡控制，从板ECU通过SPI通信将均衡使能控制信号发送给LTC6802，从而对电池进行均衡管理。CAN总线通讯模块负责从板ECU与主板ECU以及主板ECU与上位机的通讯，将各锂电池的状态报告给上位机，同时也可随时将上位机的指令送达主、从板ECU。 最后，对本文开发的电池均衡管理系统进行了实验研究，通过电压测量精度实验与停车均衡模拟实验两种实验表明，该系统不仅能准确的采集电池电压信号，而且能有效的实现动力电池组的动态均衡管理。