电动汽车锂离子动力电池管理系统优化及应用研究

摘要

电动汽车电池管理系统（BMS）对荷电状态（SOC）的测控水平是影响其动力性能的重要因素，运用仿真技术实施BMS优化是实现动力电池高效利用的重要途径。然而电池组出现散热性差、容量消耗快的问题，影响电动汽车的安全性能和续航里程。因此，研究电池的能量管理影响因素，运用等效电路原理和虚拟建模方法实现BMS优化，对提高电动汽车整车性能具有重要意义。
　　研究电动车动力前沿理论和关键技术，用虚拟建模联合仿真手段，实现目标车型BMS结构和参数优化。通过分析BMS功能及运行因素，对目标电池进行单体电压、放电倍率等测试，采集并处理相关数据；建立二阶RC等效电路模型，在ADVISOR环境下构建电池和目标车型系统模型，依照城市行驶循环工况进行仿真实验，研究电池SOC衰减规律及BMS、电机、驱动系统三者的相关性。依据电化学原理并运用数理方法建立电池生热模型，分析散热影响因素；在CATIA中建立实体模型，导入FLUNET做温度场联合仿真，分析环境温度变化规律。以BMS能量优化控制为目标，设计基于模糊逻辑的能量控制器；确定输入、输出变量，进行变量模糊化处理，建立隶属度函数，设定变量论域和控制规则。在MATLAB/SIMULINK环境下构建BMS模糊控制器模型，以循环工况下的平路、爬坡行驶进行仿真实验，分析BMS优化成果。
　　结果表明：电池SOC初始降速较快但降幅小，低于0.85后放电状态趋于平稳；圆形电池组在环境气流大于25m/s时，电池组散热效果显著；优化后BMS下电池容量消耗率4.3%～6.4%，同工况相比下降达9.6%。

目录

声明

第一章 绪论

§1.1 研究背景及意义

§1.2 国内外研究现状分析

§1.3 BMS目前存在的主要问题

§1.4 论文主要内容和技术路线

第二章 锂离子动力电池理论基础及关键技术研究

§2.1 车用锂离子动力电池系统原理及应用

§2.2 锂离子动力电池BMS理论

§2.3 BMS关键参数测试分析

§2.4 本章小结

第三章 基于RC电池的整车建模及仿真分析

§3.1 常用等效电路模型的应用研究

§3.2 RC电池建模与参数辨识

§3.3 整车建模与仿真分析

§3.4 本章小结

第四章 电池组散热特性仿真分析与参数优化

§4.1 车载动力电池组温度场分析

§4.2 动力电池组有限元建模及温度场仿真研究

§4.3 仿真结果与分析

§4.4 电池组箱体优化设计方案

§4.5 本章小结

第五章 基于模糊控制的BMS优化

§5.1 模糊控制理论及应用

§5.2 基于模糊逻辑的BMS控制器设计

§5.3 控制器实用效果验证

§5.4 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

作者硕士期间主要研究成果