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电动汽车电池测试系统

作　者: 王子敬
导　师: 姚维
学　校: 浙江大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 电动汽车 电池建模 电池测试系统 上位机软件
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着传统燃油汽车引起的能源、环保等问题日益突出,电动汽车作为新兴的绿色交通工具,得到了各大汽车厂家的关注。电池作为电动汽车的主要动力来源,其性能和寿命直接影响电动汽车的性能。研究动力电池的充放电特性,测试动力电池在不同条件下的性能,对保证动力电池安全性、提高其利用效率以及开发更合适电动汽车的电机驱动器具有重要的理论意义和工程应用价值。本文根据锂电池的特点,设计了一个电动汽车电池测试平台,对电动汽车电池的各种性能进行了有效的测试。首先,在Matlab/simulink环境下建立了整个测试系统的模型。通过对比分析现有的电池模型,建立了电池的二阶RC等效电路模型并验证其有效性；依据电容的参数建立了电容模型；并依据矢量控制算法建立了电机驱动部分的模型。通过仿真研究,分析了不同电感电容和载波频率下直流侧波形的谐波组成。其次,在分析现有电池测试系统的基础上,针对现有电池测试系统的缺点,采用上下位机结构的形式,设计了一个高仿真度的电动汽车电池测试系统平台,通过编制上位机软件,实现了基于CAN总线和485总线的上下位机之间的通信,并在测试系统平台上实现了电池的恒电流放电、恒功率放电以及模拟电动汽车实际运行状况的放电控制,实验结果验证了测试系统平台的有效性。最后,在所搭建的电池测试系统平台上,测试了电池的直流侧谐波,对比了各种不同电感电容的滤波效果,并与仿真结果做了比较。测试了电池在不同情况下恒流放电的温升并对结果进行了分析。通过能量回馈实验,验证了超级电容在电机回馈制动时对冲击电流的吸收和对能量利用率的提高。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 电池测试系统的研究现状  11-13
  1.3 主要研究内容  13-14
    1.3.1 测试系统平台的搭建  13
    1.3.2 测试系统的建模及仿真  13-14
    1.3.3 测试系统上位机软件  14
  1.4 本文主要内容  14-16
第2章 Simulink下电池测试系统建模与仿真  16-38
  2.1 电池模型  16-30
    2.1.1 动力电池概况  16-17
    2.1.2 锂电池原理简介  17-18
    2.1.3 常用电池模型  18-21
    2.1.4 二阶RC模型的参数辨识  21-28
    2.1.5 模型验证  28-30
  2.2 电容模型  30-31
    2.2.1 电解电容模型  30-31
    2.2.2 薄膜电容模型  31
  2.3 电机驱动建模  31-34
    2.3.1 矢量控制系统的基本原理  31-32
    2.3.2 矢量控制系统的模型建立  32-34
  2.4 系统模型和仿真结果  34-38
    2.4.1 电容对直流侧谐波的影响  35-37
    2.4.2 电感对直流侧谐波的影响  37
    2.4.3 载波频率对直流侧谐波的影响  37-38
第3章 测试系统设计  38-65
  3.1 电池测试系统组成  39-48
    3.1.1 充电机  39-41
    3.1.2 电池管理系统  41-43
    3.1.3 电机及其驱动器  43-45
    3.1.4 能量回馈单元  45-46
    3.1.5 转矩传感器和测速单元  46-47
    3.1.6 超级电容  47-48
  3.2 测试系统上位机软件设计  48-65
    3.2.1 CAN通信  48-53
    3.2.2 485通信  53-56
    3.2.3 数据处理及存储  56-59
    3.2.4 放电方式控制  59-63
    3.2.5 实验验证  63-65
第4章 实验结果及分析  65-75
  4.1 直流侧波形分析  65-70
    4.1.1 测试环境及测试设备  65-66
    4.1.2 测试结果及数据处理  66-68
    4.1.3 结果分析  68-70
  4.2 电池温升实验  70-72
    4.2.1 测试环境  70-71
    4.2.2 测试结果及分析  71-72
  4.3 超级电容实验  72-75
    4.3.1 超级电容对冲击电流的影响  72-73
    4.3.2 超级电容对能量回收的影响  73-75
第5章 总结  75-77
  5.1 本文主要工作  75
  5.2 未来展望  75-77
参考文献  77-79
附录  79-80
致谢  80

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 各种汽车 > 各种能源汽车 > 电动汽车
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