电动汽车电池管理系统的设计第1页共34页电动汽车电池管理系统的设计1绪论1.1研究背景随着经济的发展，汽车的拥有量也在急剧增加。目前，市场上以燃油汽车为主，燃油汽车的不断增加，不仅加剧了环境的污染，也严重的威胁到了能源安全，使用替代能源将成为汽车的重要发展方向。电动汽车(EV,ElectricVehicle)[1],作为清洁、高效、智能的汽车，可有效的解决环境和能源问题，是燃油汽车理想的替代品。目前，电动汽车尚不如燃油汽车技术完善，而制约电动汽车推广的最主要问题是动力电源的寿命短，使用成本高，电池储容量小。因此电池组的有效管理对电动汽车的发展具有重要意义，而准确估算电动汽车电池SOC,可以提高动力电池的能量效率，延长电池的使用寿命。而影响SOC准确计量的因素很多，其中开路电压、自恢复效应、温度、充放电电流、老化程度等都与SOC密切相关，本课题将对电动汽车电池SOC进行估算研究。随着电动汽车的推广应用，将减少对石油资源的依赖以及减少环境污染。1.2动力电池SOC的定义电池荷电状态SOC(StateofCharge)[2]是一个相对量，表示电池目前的剩余电量与电池的额定电量的比值。是描述电池状态的一个重要参数。通常把一定温度下的电池充电到不能再吸收能量的状态，定义SOC为1;而将电池再不能放出能量的状态，定义SOC为0。SOC的理想定义和实车环境下的SOC的计算方法是有差别的。从能量的角度定义SOC:(1-1)其中，E₁为已放出能量，E₀为总的可用能量。E=Kxf·(I₀。)·g(T)·A₇(1-2)其中f(I。)、g(T)、Ag分别为描述放电倍率、环境温度和循环工作次数的参数。电动汽车电池管理系统的设计第2页共34页从电量的角度定义SOC:(1-3)日本本田公司电动汽车EVplus定义SOC:(1-4)剩余容量=额定容量-净放电量-自放电量-温度补偿容量(1-5)由于SOC受很多因素的影响，所以不同的电动汽车对SOC的定义使用形式也不一样。1.3动力电池的估算方法目前SOC估算方法有：放电实验法、Ah计量法、开路电压法、负载电压法、内阻法、线性模型法、神经网络法、卡尔曼滤波法3]。1.3.1放电实验法放电实验法采用恒定电流进行连续放电，放电电流与时间的乘积为剩余电量。该方法适用于所有电池，但是需要大量的时间，电池进行的工作也要被迫中断，所以放电实验法不适合行驶中的电动汽车，可用于电动汽车电池的检修。1.3.2Ah计量法如果充放电起始状态为SOCError!Referencesourcenotfound.o,那么当前状态的SOC为：(1-6)Cn为额定容量；I为电池电流；η为充放电效率。1.3.3开路电压法开路电压法在数值上接近电池的电动势。MH/NI电池和锂离子电池的开路电压与SOC关系的线性度不如铅酸电池好，但在充电初期和末期可根据对应关系估算SOC。该方法需要电池长时间静置，而电池恢复稳定需要几个小时甚至十几个小时，测量不方便，所以只适用于电动汽车驻车状态。1.3.4负载电压法原创力文档电池放电开始瞬间，电压迅速从开路电压状态进入负载电压态，在负载电流com载高清无水印保持不变时，负载电压随SOC变化的规律与开路电压随SOC的变化规律相似。该方法能够实时估算SOC值，但实际应用时，剧烈波动的电池电压给负载电压应用带电动汽车电池管理系统的设计第3页共34页来了困难。1.3.5内阻法内阻是电池内部化学反应的表现，也是反映电池寿命的重要指标。电池内阻有交流内阻和直流内阻之分，它们都与SOC有密切关系。电池交流阻抗可用交流阻抗仪来测量，受温度影响很大。实际测量中，将电池从开路状态开始恒流充电或放电，相同时间里负载电压和开路电压的差值除以电流值就是直流内阻。准确测量电池单体内阻比较困难，这是内阻法的缺点。1.3.6线性模型法该方法是基于SOC变化量、电流、电压和上一个时间点SOC值，建立的线性方程：ASOC(i)=βO+βIU(i)+β2T(i)+β3SOC(i-1)(1-7)SOC(i)=SOC(i-1)+△SOC()(1-8)SOC(i)为当前时刻SOC值，△SOC(i)为SOC变化量，U和I为当前时刻的电压和电流值，β为系数。1.3.7神经网络法神经网络具有非线性的基本特性，具有并行结构和学习能力，对于外部激励，能给出相应的输出，它可以模拟电池的动态特性，估算其SOC值。神经网络法适用于各种电池，但是需要大量参考数据进行训练，估计误差受训练数据...
