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动力电池管理系统及其SOC估计方法研究

作　者: 王文祥
导　师: 胡志坤
学　校: 中南大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 动力电池电池管理系统 SOC估计 4维Map图
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

动力电池荷电状态(SOC)估计一直是电动汽车电池管理系统的一项关键技术,针对现有动力电池SOC估计方法因精确度太低或者对模型参数依赖性太强而难以实用的问题,本文以镍氢动力电池为研究对象,设计并实现了一套电池管理系统,并在此基础上进行了镍氢动力电池SOC估计方法的研究,主要工作有：(1)研究了动力电池在不同充放电倍率、不同温度条件下的充放电特性,按照电动汽车典型工况条件设计了充放电倍率特性、温度特性、开路电压(OCV)-SOC关系特性测试试验,采集了大量充放电实验数据,发现了不同试验条件下动力电池充放电特性曲线在电池的正常使用范围(20%≤SOC≤80%)内的“平行性”。(2)研究了动力电池SOC估计方法,提出一种基于4维Map图的SOC估计方法。以电压、电流、温度作为SOC的相关参数,利用电池充放电特性曲线在使用范围内的“平行性”,建立了镍氢电池的4维Map图模型,在仿真验证中取得了相对误差在3%以内的估计精度。提出了2项基于4维Map图的SOC估计方法的实用化算法,包括数据压缩算法和快速查询算法,可有效降低该SOC估计方法所需的存储空间,提高SOC估计效率。(3)设计并实现了一套基于Freescale56800E系列DSC的主从分布式电动汽车电池管理系统,包括系统主板和检测子板的硬件电路设计、软件设计、系统调试等工作,实现了电池参数检测(电压、电流、温度检测)、数据采集、SOC估计、充放电管理、报警与断电保护等功能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
符号说明  9-10
第一章绪论  10-16
  1.1 研究课题的背景和意义  10-11
  1.2 电动汽车电池管理系统的发展和研究现状  11-12
  1.3 SOC估计方法研究现状  12-14
  1.4 本文的研究内容  14-16
第二章电动汽车电池管理系统及其性能参数  16-25
  2.1 动力电池的分类  16-19
    2.1.1 锂离子电池  16-17
    2.1.2 镍氢电池  17-19
  2.2 电动汽车电池管理系统  19-21
    2.2.1 系统功能  19
    2.2.2 系统架构  19-20
    2.2.3 参数检测  20-21
    2.2.4 均衡控制与SOC估计  21
  2.3 SOC估计方法  21-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章基于4维Map图的动力电池SOC估计方法  25-39
  3.1 动力电池充放电特性研究  25-29
    3.1.1 充放电倍率特性测试  26-27
    3.1.2 温度特性测试  27-28
    3.1.3 OCV-SOC关系特性测试  28-29
  3.2 动力电池4维Map图模型的建立  29-35
    3.2.1 Map图简介  29
    3.2.2 参数的选取  29-30
    3.2.3 数据处理  30
    3.2.4 不同参数基本Map图的建立  30-33
    3.2.5 镍氢动力电池稳态特性4维Map图的建立  33-35
  3.3 动力电池4维Map图实用化算法  35-36
    3.3.1 数据压缩  35
    3.3.2 快速查询算法  35-36
  3.4 数据验证  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章电池管理系统功能实现  39-54
  4.1 电池管理系统设计  39-40
  4.2 硬件电路设计  40-48
    4.2.1 主板电路设计  40-45
    4.2.2 子板电路设计  45-48
  4.3 系统软件设计  48-51
    4.3.1 子板软件设计  48-50
    4.3.2 主板软件设计  50-51
  4.4 系统调试  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章结论与展望  54-55
  5.1 结论  54
  5.2 展望  54-55
参考文献  55-60
攻读学位期间主要研究成果  60-61
致谢  61

动力电池管理系统及其SOC估计方法研究

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