【電動(dòng)汽車電池剩余電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)】12000字

電動(dòng)汽車電池剩余電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u25469第一章引言 第一章引言1.1研究背景隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境問題的深入日益凸顯，作為傳統(tǒng)汽車的節(jié)能問題，能耗大的問題，考慮到新能源汽車已如綠色、清潔的突出優(yōu)勢(shì)，可以提供驅(qū)動(dòng)能源多樣化，能源利用率高，汽車行業(yè)未來發(fā)展的目標(biāo)就是新型能源汽車的發(fā)展。電動(dòng)汽車的電機(jī)，電池是直接決定新能源安全性、可靠、動(dòng)力系統(tǒng)控制的策略和性能的新能源車性能的好壞，研究的電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的性能。為了能夠在開發(fā)階段降低成本、縮小分析的范圍和專業(yè)技術(shù)，主要是在系統(tǒng)的技術(shù)方案和主要部分的選擇階段，能夠依據(jù)計(jì)算機(jī)的模擬系統(tǒng)的主要部件，尋找合適的解決問題的方式。所以，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)高效的實(shí)現(xiàn)優(yōu)化功能。采取電池能量促使此能量可以達(dá)到最大的距離，這樣可以達(dá)到綠色節(jié)能的最佳效果。當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，汽車產(chǎn)業(yè)擔(dān)負(fù)著環(huán)保節(jié)能的責(zé)任。依據(jù)《中國能源政策》上面的內(nèi)容顯示，我國依賴石油的比例在百分之五十八左右，機(jī)動(dòng)車的排放污染物不可避免，多數(shù)國家都存在霧霾天氣，根據(jù)多位專家的研究得出結(jié)論，造成霧霾天氣的主要因素就是化石燃料，然而汽車就非常依賴化石化石燃料，汽車排除出的尾氣已經(jīng)成為了PM2.5，屬于環(huán)境污染的重要因素。新型能源汽車的具備環(huán)保、綠色、節(jié)省能量的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。所以，新型能源汽車非常的綠色環(huán)保，是未來汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略手段。最近幾年，國內(nèi)外都支持鼓勵(lì)新型能源汽車的發(fā)展，政府部門都計(jì)劃投資二十五億美金用來發(fā)展新型能源汽車，在未來新型能源汽車的發(fā)展過程中，包括對(duì)汽車電池的研究，日本政府部門計(jì)劃投資十億美金來支持新型能源汽車的發(fā)展，美國政府部門作出承諾，在2030年實(shí)現(xiàn)新型能源汽車所有權(quán)高達(dá)500萬的目標(biāo)。中國也制定了多數(shù)鼓勵(lì)新型能源汽車發(fā)展的相關(guān)政策，比如在十四個(gè)城市實(shí)行了對(duì)購買新型能源汽車的用戶給予補(bǔ)貼。目前，世界正在加緊推進(jìn)純電動(dòng)汽車的發(fā)展，中國也投入了大量的人力物力財(cái)力，確保了中國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。國家電網(wǎng)在國家數(shù)據(jù)顯示，中國為促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展，已建成360座電動(dòng)汽車充電站，充電樁15333輛，中國已成為世界上純電動(dòng)汽車服務(wù)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)覆蓋最廣泛的國家。1.2研究意義汽車最關(guān)鍵的性能就是汽車的動(dòng)力，這也屬于對(duì)新型能源汽車進(jìn)行評(píng)估的核心指標(biāo)。傳統(tǒng)的汽車最主要的部件就是發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的好壞直接決定著汽車動(dòng)力性能的好壞。所以，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行研究分析和控制是必不可少的步驟。作為新能源汽車的心臟，電機(jī)的研究至關(guān)重要。上個(gè)世紀(jì)90年代，我國對(duì)汽車有了最初期的開發(fā)和研究，研究的方向包括汽車的動(dòng)力系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)以及新型能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)的研究，等等。中國將重點(diǎn)對(duì)電力系統(tǒng)技術(shù)的新能源汽車的發(fā)展，并建立了一套技術(shù)創(chuàng)新體系，引導(dǎo)車輛動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)為主要內(nèi)容，核心與共性技術(shù)為前提，在這種狀況之下，新型能源汽車得到了前所未有的發(fā)展，同時(shí)建立了新型能源汽車關(guān)于動(dòng)力系統(tǒng)的相關(guān)專業(yè)技術(shù)平臺(tái)，并且采取生產(chǎn)、科研、科研相結(jié)合，使平臺(tái)得以慢慢體現(xiàn)。優(yōu)化與改善了電機(jī)和電池的部件性能。電動(dòng)汽車的核心是電池，電池性能指標(biāo)對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展起著決定性的作用。由于電動(dòng)車的重要指標(biāo)馬力、最大行駛里程的大小都是直接取決于電池的性能。對(duì)電池的發(fā)展提出了更高的要求。電池發(fā)展中的硬件條件是尋求高效率、小體積與質(zhì)量、長(zhǎng)壽命的電池材料?，F(xiàn)如今已有很多種類的電池在電動(dòng)汽車上得到廣泛應(yīng)用，但是還沒能很好的解決續(xù)駛里程不足的問題。且對(duì)電池系統(tǒng)的管理與預(yù)測(cè)的軟件條件也迫切需要提升。電動(dòng)汽車預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確的情況常常令人困惑。有些構(gòu)造簡(jiǎn)單的車輛甚至不能觀測(cè)電池的電量損耗情況，只能被動(dòng)的當(dāng)電動(dòng)汽車快要沒電時(shí)，才發(fā)出報(bào)警。顯然這種與電動(dòng)汽車發(fā)展的速度不相匹配的管理系統(tǒng)與預(yù)測(cè)是不能滿足發(fā)展需要的。電池管理系統(tǒng)的核心是剩余功率估計(jì)（SOC），準(zhǔn)確的SOC估計(jì)可以預(yù)測(cè)里程，優(yōu)化電池充放電過程，延長(zhǎng)電池壽命，快速有效的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確估計(jì)具有重要意義。1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀在國外，AVL，F(xiàn)EV，申克等知名企業(yè)都對(duì)新型能源汽車的電源檢測(cè)系統(tǒng)。因?yàn)榇嬖谠S多客觀因素，比如檢測(cè)系統(tǒng)的限制，專業(yè)技術(shù)的壟斷，所以核心技術(shù)很難獲取。比如，需要應(yīng)用指定的軟件設(shè)計(jì)，組建成完整的車輛框架模型，并且遵循這個(gè)基礎(chǔ)與接口實(shí)行配置，對(duì)車輛阻力的仿真過程予以實(shí)現(xiàn)。但是存在搜集數(shù)據(jù)比較復(fù)雜等問題，例如車輛的框架模型、端口功能等等。我國關(guān)于單位或者參與新型能源汽車動(dòng)力檢測(cè)系統(tǒng)研究企業(yè)的數(shù)量很小，而且沒有對(duì)電阻的仿真研究工作條件。它們主要是從國外進(jìn)口的產(chǎn)品。以下敘述的是對(duì)我國專利以及相關(guān)文獻(xiàn)的淺析。上海清遠(yuǎn)新型能源汽車有限責(zé)任公司專利的采用CAN總線連接各模塊，虛擬設(shè)備技術(shù)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)筑，專利提到的測(cè)試架構(gòu)。提出了深川電氣汽車株式會(huì)社上海分公司的專利總體的模式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，怎樣的模擬動(dòng)態(tài)模式和說明幾類型的抵抗的模擬。奇瑞汽車股份有限公司的專利的指出：配備電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行測(cè)量與調(diào)整，從電源測(cè)功機(jī)以及被測(cè)電機(jī)功率兩個(gè)方面進(jìn)行，交流測(cè)力計(jì)過剩電力網(wǎng)出售，測(cè)量電機(jī)的電壓范圍廣臺(tái)系統(tǒng)更高效，可以實(shí)現(xiàn)新能源車的動(dòng)力系統(tǒng)硬件在環(huán)測(cè)試只提供，專利是新能源汽車的力量的電子結(jié)構(gòu)。天津克里汽車檢測(cè)設(shè)備開發(fā)有限公司專利：調(diào)節(jié)守舊PID的時(shí)間比較長(zhǎng)，準(zhǔn)確的比較高，不過，從工作測(cè)力計(jì)的前饋控制的數(shù)據(jù)源中，交流電力測(cè)功機(jī)的前饋控制量測(cè)定路阻的前饋控制，同時(shí)采交流電力發(fā)電機(jī)機(jī)的抵抗，距離通過獲取修正數(shù)據(jù)來進(jìn)行修正，同時(shí)修正速度調(diào)整反饋量，對(duì)路阻、電力測(cè)功機(jī)的控制和速度進(jìn)行響應(yīng)，響應(yīng)的速度是76mS左右，控制準(zhǔn)確度提出的專利，是一種改善響應(yīng)速度的算法。北京電子科技股份公司在專提出：依照這個(gè)檢測(cè)裝置需要實(shí)時(shí)測(cè)試狀況的各種動(dòng)態(tài)和扭力。依據(jù)實(shí)驗(yàn)車輛的真實(shí)狀況，對(duì)飛輪的負(fù)荷和驅(qū)動(dòng)方面進(jìn)行調(diào)節(jié)，飛輪的慣性變化，專利的實(shí)現(xiàn)機(jī)器的抵抗和仿真。重慶長(zhǎng)下跌的汽車有限公司指出：現(xiàn)在，基本上不站在純電動(dòng)汽車的能量電子純電動(dòng)動(dòng)力性能試驗(yàn)的單曲總電力測(cè)功機(jī)的有效評(píng)價(jià)，單軸測(cè)量純電動(dòng)助力電子的輸出，評(píng)價(jià)價(jià)雙輸出純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)純粹的動(dòng)力系統(tǒng)的單一電測(cè)力計(jì)的測(cè)量，道路抵抗模擬汽車慣性模擬不了，純電動(dòng)助力電子所有的測(cè)試條件的道路。在提交的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，測(cè)量2臺(tái)輸出發(fā)電機(jī)的純電汽車功率電子的輸出。做這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)：臺(tái)純電動(dòng)動(dòng)力組裝系統(tǒng)功能測(cè)試、純電動(dòng)功率電子性能試驗(yàn)、道路電動(dòng)汽車的功率電子學(xué)試驗(yàn)、同測(cè)試臺(tái)為2電發(fā)電機(jī)慣性力矩和汽車模擬道路條件的電動(dòng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)功能的實(shí)際的抵抗證明。但是，沒有定量的說明的抵抗的模擬，并且和抵抗模擬。第二章汽車電池電量檢測(cè)原理概述2.1電動(dòng)汽車常用充電電池為了滿足電動(dòng)汽車的需要，動(dòng)力電池也在快速的發(fā)展過程中。目前電動(dòng)汽車上常用的幾種動(dòng)力蓄電池及其特點(diǎn)：2.1.1鉛酸蓄電池鉛酸電池陰極組件為鉛，主要成分為鉛。電解液是硫酸溶液。經(jīng)過150多年的鉛酸蓄電池開發(fā)利用經(jīng)驗(yàn)豐富，原料豐富，易于獲得，成本相對(duì)較低，運(yùn)行故障低，排放率高，在電動(dòng)車早期發(fā)展中得到廣泛應(yīng)用。鉛酸蓄電池在內(nèi)燃機(jī)中作為各種電氣電子設(shè)備的主要能源，而作為驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力能源常被用作旅游，觀光等有限范圍的觀光車源。它比能量相對(duì)小，自放電率低，循環(huán)壽命短，加上鉛對(duì)人體有毒，而且污染環(huán)境等缺點(diǎn)，逐漸被更高性能的電池所取代。2.1.2鎳鎘電池鎳鎘電池的正極活性物質(zhì)由氧化鎳構(gòu)成。負(fù)極的活性物質(zhì)由氧化鎘粉末和氧化鐵粉末組成。電解質(zhì)溶液通常用氫氧化鉀溶液處理。其技術(shù)成熟，放電電壓穩(wěn)定，充電性能好，充電時(shí)間短，可提供500多次充放電循環(huán)。使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于家用電器，通訊設(shè)備及電動(dòng)工具等領(lǐng)域。但其能耗低，價(jià)格高，耐溫性差。特別是在充放電過程中，會(huì)有“記憶效應(yīng)”，使其壽命大大縮短。加重金屬鎘毒性高，因此鎳鎘電池不利于環(huán)境保護(hù)。電池中數(shù)字產(chǎn)品的使用已經(jīng)消除了大量鎳鎘電池，限制了鎳鎘電池的發(fā)展。2.1.3鋰離子蓄電池鋰離子電池的充放電主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)。在使用鋰電池時(shí)，是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰離子電池是鋰電池的早期發(fā)展，由于鋰電池充電周期不好，容易形成鋰晶體，導(dǎo)致短路。后來日本的索尼公司發(fā)明了碳材料為負(fù)極化鋰化合物，沒有鋰金屬，只有鋰離子。鋰離子電池具有大于能量，高于功率，平均輸出電壓，充放電效率，循環(huán)壽命長(zhǎng)。由于其無污染，免維護(hù)，鋰離子電池是綠色電池。雖然鋰離子電池的低溫性能，過充電會(huì)導(dǎo)致電源性能受到很大的損害，但鋰離子電池的綜合方面可以滿足電動(dòng)汽車的性能要求。在未來電動(dòng)汽車在電池負(fù)載競(jìng)爭(zhēng)中，將會(huì)更加快速的發(fā)展，鋰電池的市場(chǎng)份額將會(huì)越來越高，未來一定要有更大的需求和更好的性能。表2.1各種蓄電池的主要性能指標(biāo)電池種類電解質(zhì)比能量（3h放電率）能量密度（3h放電率）比功率(80%放電深度）循環(huán)次數(shù)（次）鉛-酸酸性30-45600-90040-701200鎳-鎘酸性30-5060-90200-300600-1200鎳-氫堿性40-6080-110150-350600-1200鋰離子聚合物90-130130-300250-450800-1200從上述分析可以看出，鋰離子電池與電動(dòng)汽車的能源電池最一致，它比其他電池比能量，能量密度，比功率和循環(huán)次數(shù)好。2.2剩余電池電量SOC估計(jì)的原理目前國內(nèi)外SOC估算的基本方法一般都有這些。它們針對(duì)不同的電池和不同的工作條件各有不同的應(yīng)用，在方法采用的過程中也有不同的適用原則。2.2.1放電法放電方法在達(dá)到終止條件（包括達(dá)到最小值的電壓值或來自電池的等效電流的持續(xù)放電）的一段時(shí)間內(nèi)通過恒定電流放電在理想環(huán)境中進(jìn)行這種方法作為額定容量。然后根據(jù)實(shí)際放電時(shí)間，通過計(jì)算試驗(yàn)放電時(shí)間和最大放電時(shí)間比例，是消耗容量的百分比，則可以得到SOC[13]。使用此方法，您可以比較電池的性能或確定額定容量的大小。但是放電方式在實(shí)現(xiàn)過程中比較困難，在大多數(shù)電池工作條件下，不符合放電方式等放電要求。2.2.2比重法電池由電源供電，電池在充放電期間實(shí)際進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。使用化學(xué)變化中產(chǎn)品的變化來測(cè)量電池的SOC值也是個(gè)好主意[14]。重量法是基于化學(xué)性質(zhì)的方法，在電池的一部分化學(xué)反應(yīng)與放電過程中，電解質(zhì)密度實(shí)時(shí)變化，電池容量也隨著密度變化而變化，所以你可以計(jì)算電池SOC尺寸電池密度。這種方法直接觀察電池從化學(xué)能到電能的過程，通過最原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)電池的研發(fā)有非常有效的支撐。但在實(shí)驗(yàn)室，這種方法相對(duì)落后。由于大多數(shù)現(xiàn)有電池都是密封的，并且充電和放電時(shí)溶液密度不會(huì)改變，所以重量法不適用于大多數(shù)電池。由于電池供電的電動(dòng)車是由電池組成的大量電池單元。單個(gè)電池彼此密封，如果每個(gè)電池必須測(cè)量，則成本太高而不是昂貴的。電動(dòng)車在電動(dòng)汽車中與電動(dòng)汽車在不同路況下運(yùn)行電解液密度誤差較大，所以這種方法不是理想的在線預(yù)測(cè)結(jié)果[17]。所以這種方法是不實(shí)際的。2.2.3開路電壓法開路電壓法將剩余電池容量作為電池開路電壓的函數(shù)。剩余電荷與開路電壓之間的曲線通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)和測(cè)量繪制。鉛酸蓄電池適用于物體的開路電壓，鉛酸蓄電池的開路電壓和蓄電池的剩余容量如圖1.1所示。圖1.1開路電壓與電池剩余電量的關(guān)系圖這種方法簡(jiǎn)單，操作方便，但適合電池比較小，并且在相應(yīng)的曲線上不是很規(guī)律。剩余功率的變化和電壓的變化在一段時(shí)間內(nèi)并不明顯。即使電壓變化但SOC值不變或電壓不變化，SOC不同時(shí)間段內(nèi)的SOC值對(duì)應(yīng)的電壓范圍也大或小。開路電壓法的另一個(gè)缺點(diǎn)是需要預(yù)測(cè)由于存在動(dòng)態(tài)滯后而對(duì)應(yīng)于電池的恒定電壓的殘余電壓。因此，滿足上述關(guān)系的開路電壓需要長(zhǎng)時(shí)間放置電池，并且在靜止處理期間，電池的電壓將在相反方向稍微改變。在此期間，電壓變化始終在進(jìn)行中，時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)電池電壓不能達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，如果電池仍然需要工作就會(huì)中斷測(cè)量電壓，但不能精確測(cè)量電壓值。電動(dòng)車在駕駛工作中，停下來走，電池經(jīng)常在工作中停止?fàn)顟B(tài)。通過測(cè)量靜置后的電壓幾乎不可能估計(jì)SOC值。2.2.4安時(shí)法安世法律的原則沒有考慮到電池的內(nèi)部工作，主要考慮的是進(jìn)入電池和從電池中斷電。當(dāng)電池從電池流出時(shí)為正，否則為負(fù)。在估計(jì)電池的剩余容量時(shí)，安全條件相對(duì)較寬，所以在實(shí)際測(cè)量和模擬仿真中的安全方法有更多的應(yīng)用。由于電池的充放電過程在不同程度的變化過程中，通過測(cè)量每次電流在時(shí)間積分運(yùn)算中可以在一段時(shí)間內(nèi)獲得電量，然后將初始功率減去量電力釋放，你可以得到剩余的電量，也就是說：（1.1）式中SOC(t0)為實(shí)驗(yàn)初始階段的剩余電量，SOC(t)為t時(shí)刻的剩余電量值，Q為電池總?cè)萘俊？梢钥闯鍪街行枰玫絊OC(t)的大小，初始時(shí)剩余電量的測(cè)量精度至關(guān)重要，但由于電池的化學(xué)性質(zhì)，實(shí)際上無法避免初始值的誤差，并且由于充放電過程不能降低該誤差電池。此外，法律不考慮物理和化學(xué)變化的復(fù)雜過程。只考慮當(dāng)前的方向和大小，不管其他因素如何。顯然完全依賴于這個(gè)單一變量積分的電流，即使收集的電流是實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的，道路上的電流也不一定是電池放電階段所有的充電流量損失。其實(shí)由于自放電等內(nèi)部消費(fèi)，而在放電過程中，它們的消耗不均勻，所以使用電流積分法在計(jì)算過程中也是一個(gè)更大的誤差。2.2.5人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬人類突觸連接的結(jié)構(gòu)和功能的信息處理系統(tǒng)。它由大量的神經(jīng)元組成。通過感官器官和神經(jīng)從身體內(nèi)外接受各種信息，經(jīng)過思考和判斷，以控制身體對(duì)環(huán)境的反應(yīng)。正是由于各種神經(jīng)元之間的突出品種，連接方式和連接強(qiáng)度的差異，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以依靠這些特點(diǎn)來處理混亂的不規(guī)則情況。電池是非線性系統(tǒng)，電池充放電過程建立一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型更加困難，人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以更好地反映電池的非線性特性，通過實(shí)際充放電過程收集大量的數(shù)據(jù)，訓(xùn)練后，從大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的結(jié)果中提取出來的電池充放電過程中電池的特性在不同環(huán)境下預(yù)測(cè)SOC。由于人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法不考慮電池的內(nèi)部特性，只能通過樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行有組織的訓(xùn)練，在訓(xùn)練過程中，得到電池的性質(zhì)，所以任何類型的電池都可以使用這種方法。在預(yù)測(cè)電池的過程中，主要工作投入變量和變量數(shù)量。每個(gè)變量的影響也是不同的因素，變量之間是否存在相關(guān)性等因素都不確定，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計(jì)是一個(gè)很好的方法。

第三章電池檢測(cè)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)3.1電動(dòng)汽車電池剩余電量檢測(cè)新型能源汽車電量總成檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示，主要由四個(gè)部分組成，它們的功率流量傳感器部分等，下面介紹各部分WT3000在。上圖3-1表示新型能源汽車電量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖3.2檢測(cè)系統(tǒng)的核心控制模式驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)和剎車的2種的工作模式無法實(shí)現(xiàn)的各種各樣的傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)儀，例如過渡盧德，加載/減阻、動(dòng)態(tài)失速的轉(zhuǎn)換和加載的啟動(dòng)等。目前，AVL，申克、BURKE等在國際上比較有知名度的電力檢測(cè)設(shè)備，各個(gè)廠商都在極力推廣這種功率檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，這是在現(xiàn)在和未來最高效的測(cè)量方式和控制程序。新型能源汽車的檢測(cè)系統(tǒng)控制形式可以劃分為轉(zhuǎn)矩和速度兩種運(yùn)行方式。工作的模式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器控制信號(hào)方面的傳出以及傳入的重要反饋內(nèi)容，循環(huán)控制模式圖條控制模式，轉(zhuǎn)矩模式發(fā)電機(jī)的工作，并且測(cè)試電機(jī)工作的速度方式；相反，發(fā)電機(jī)的工作模式以模式為主，經(jīng)過電機(jī)工作模式。所以，為了檢測(cè)測(cè)試機(jī)相關(guān)內(nèi)容，可以通過下圖進(jìn)行：圖3-2工作模式控制框圖圖3-3轉(zhuǎn)速工作模式控制框圖速度工作方式按照設(shè)定速度來進(jìn)行控制傳入，速度信號(hào)的反饋內(nèi)容輸出通過編碼器進(jìn)行。能夠?qū)崿F(xiàn)速度的閉環(huán)制約，上圖3-3表示轉(zhuǎn)速控制框架圖。主要目的是為了讓實(shí)現(xiàn)電機(jī)在電氣情況下的調(diào)速，交流的測(cè)功機(jī)是轉(zhuǎn)矩控制，主要目的是為了實(shí)現(xiàn)等待檢測(cè)電機(jī)的負(fù)載能力。3.3電池功率流部分系統(tǒng)電源包含以下主要幾個(gè)部分可以進(jìn)行編程的程控雙向電源、驅(qū)動(dòng)DCS900、四象限變頻器、變頻測(cè)功機(jī)、開關(guān)控制柜等等。3.3.1可以編程進(jìn)行程控的雙向電源電源的傳入以及傳輸交流側(cè)360V的三相電壓。進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間工作360v加15%，短時(shí)間的工作360v+20%，內(nèi)部壓力降低到一%；工作頻率為55Hz±2（靜態(tài)），55hz+10（動(dòng)態(tài)），設(shè)備自身配戴電源濾波器。那個(gè)電源，據(jù)說是有柵極的回收功能。在電力網(wǎng)發(fā)送供電時(shí)，供電網(wǎng)絡(luò)的干擾需要：次諧波電壓電流。系統(tǒng)的雙向電源輸入輸出和直流電壓值：0-600A，電流0-600A。DC方面輸出和輸入功能：恒壓，余流。這個(gè)電源依照負(fù)荷的不斷變化，自動(dòng)進(jìn)行傳入傳出。精度數(shù)額值小于等于0.6%的時(shí)候，同時(shí)電流精度的收視率也小于等于0.6%。動(dòng)力反應(yīng)的定義是指電源在正常工作的的時(shí)候，電源在電壓的范圍傳輸直流電，負(fù)荷電流100ms范圍從0到90（最大額定電流穩(wěn)定工作電流電源電壓和負(fù)荷電流），通過額定電流100ms減少0，90后100系統(tǒng)，從0到90%的額定電流直流電源的負(fù)荷電流電源回饋電力網(wǎng)，能源的一部分，小20V電壓變動(dòng)的吡-d過程。單電源ABB公司的DCS800控制。這里的DCS800簡(jiǎn)介。DCS900：DCS900ABB公司的產(chǎn)品進(jìn)行直流轉(zhuǎn)動(dòng)。數(shù)碼傳輸產(chǎn)品，速度快，精度高。對(duì)扭矩和速度的控制效果非常顯著。從現(xiàn)在開始DCS800和電樞電流控制終端領(lǐng)域，自己的能力而優(yōu)化，大大簡(jiǎn)化測(cè)試程序。本次產(chǎn)品采取的是性能十分可靠的晶閘管、結(jié)晶管、六脈沖控制橋、反分流器邏輯、無法循環(huán)的結(jié)構(gòu)。這種組建形式，通常運(yùn)用在二象限或者二象限電路之中。主要控制面板，晶閘管，電源板，電源板、動(dòng)力單元溫度檢測(cè)裝置的輸入和輸出端子板構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，電機(jī)部分的整體應(yīng)用一般控制面板的數(shù)量減少。這是硬件設(shè)計(jì)，實(shí)際階段的應(yīng)用需求。由于對(duì)IGBT的運(yùn)用，作為可逆變流器，AFE變頻器在不斷的擴(kuò)大。這轉(zhuǎn)換器具有相同的正交和ACDC結(jié)構(gòu)，同時(shí)采取正弦脈寬調(diào)制形式，也被稱為SPWM模式。造成這種情況的主要因素是通過電壓、功率、電流等調(diào)節(jié)器以及SPWM控制器。直流母線電壓通過轉(zhuǎn)換器來加以穩(wěn)定，程序不僅有雙向供給的核心構(gòu)成部分，同時(shí)電源具有安定的作用。3.3.2汽車電池變頻器以及變頻電力測(cè)功機(jī)交流電力系統(tǒng)系統(tǒng)為四象限動(dòng)力吸收與發(fā)電機(jī)能交流-交流磁通電力轉(zhuǎn)換器。包括時(shí)鐘與順時(shí)針、表與逆時(shí)針、逆時(shí)針與順時(shí)針、逆時(shí)針與逆時(shí)針等相關(guān)的扭矩。當(dāng)動(dòng)力檢測(cè)機(jī)回到供電網(wǎng)時(shí)，電網(wǎng)的諧波應(yīng)當(dāng)適合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。該測(cè)力計(jì)測(cè)試系統(tǒng)，采用acs800-200kw逆變器變頻器柜。這里簡(jiǎn)單地介紹了ACS交流控制系統(tǒng)：acs-800系列逆變器ABB公司生產(chǎn)使用直接的扭矩的控制的主要方式就是扭矩馬達(dá)控制，這種集中的控制形式，依照傳感器定子電壓、電流信號(hào)、電機(jī)理論知識(shí)，電機(jī)的控制器，中斷時(shí)應(yīng)用測(cè)試，在特定的公差尺寸比較差分PWM信號(hào)的逆變器狀況下，能夠產(chǎn)生開關(guān)狀況的概念，促使高效的速度。這種狀況下的控制系統(tǒng)，傳輸?shù)膶?shí)際狀況，因此它的結(jié)構(gòu)是比較簡(jiǎn)單的，扭力反應(yīng)快，高動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，控制的高效形式。采取的這種形式類似磁鏈軌跡的定義，采用定子磁鏈來直接控制磁場(chǎng)的方向。所以，固定抵抗如果能獲得觀測(cè)鏈定子磁。ACS900可以直接采取控制方式，這是焦點(diǎn)扭矩實(shí)行直接控制的作用。這在實(shí)際的工程運(yùn)用中很實(shí)用。逆變器等的不同電流驅(qū)動(dòng)單位逆變器電機(jī)，整體電流對(duì)電源回收裝置進(jìn)行反饋。

第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)前文對(duì)電池管理系統(tǒng)的基本功能、整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述。以下根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行了硬件電路設(shè)計(jì)，包括主控制模塊電路設(shè)計(jì)和采集模塊電路設(shè)計(jì)。4.1主控板總體設(shè)計(jì)主控制模塊是電池管理系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。如圖所示，虛線框內(nèi)是主控制模塊的硬件組成示意圖。主控制模塊一方面對(duì)電池包總電壓、總電流、絕緣電阻等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，另一方面通過總線接收來自采集模塊的單體電池的信息，經(jīng)過在線處理后對(duì)動(dòng)力鋰電池進(jìn)行充放電管理、熱管理、均衡管理等，同時(shí)將電池的信息在實(shí)時(shí)顯示。圖3.1控制結(jié)構(gòu)示意圖4.2電源電路設(shè)計(jì)主控板電源電路為主控模塊芯片、霍爾傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、開關(guān)電路等提供能量，具有極其重要的地位，是整個(gè)系統(tǒng)正常工作的基本保證。主控板的電源由24V電源來提供。根據(jù)主控板的設(shè)計(jì)需要，主控板上要提供的電源電壓為模擬±15V、數(shù)字5V。其中±15V主要為系統(tǒng)中傳感器、調(diào)理電路等模擬器件供電，則為電路中其他的數(shù)字器件和采集板供電。24V電源：該電源為電池管理系統(tǒng)的所有硬件提供能量，要求有較高的功率。本系統(tǒng)選爪了上海棘韓的開關(guān)電源Q-120D工作于24V時(shí)能提供2A的電流，滿足系統(tǒng)的需要。圖3-224V電源圖±15電源設(shè)計(jì)：±15電源主要為主控制板中的模擬器件供電。系統(tǒng)采用了廣州金升陽公司的DC-DC模塊電源，該模塊的額定功率為6W，效率可以達(dá)到89%，該模塊具有較寬的輸入電壓范圍，適合電壓存在波動(dòng)的場(chǎng)合，較小的紋波噪聲，具有輸出過壓保護(hù)，短路保護(hù)的功能，其隔離電壓可以達(dá)到1500V，能夠滿足系統(tǒng)需求。圖3-315V電源原理圖4.3總電壓、電流采樣電路設(shè)計(jì)總電壓采樣電路采用了南京中旭的型霍爾電壓傳感器作為總電壓采集模塊。其精度、線性度、反應(yīng)時(shí)間和抗干擾能力，都可以滿足系統(tǒng)要求。圖3-4HNV-025A測(cè)量接線圖圖3-5總電壓采樣電路4.4釆集模塊單體電池電壓采集電路設(shè)計(jì)單體電池成組使用，共模電壓較高而且容易浮動(dòng)，并且對(duì)于電壓采樣的精度有較高的要求，故本文采用了差模測(cè)量法。單體電壓經(jīng)光稱繼電器選通后，進(jìn)入差分釆樣模塊。如圖。采用了譯碼器74HC154輸出作為選通信號(hào)，光稱繼電器為松下公司的AQW214。電路如圖所示：圖3-6電壓采集模塊圖

第五章軟件程序設(shè)計(jì)5.1SOC估算方法及估計(jì)策略目前國內(nèi)外常用的估算算法主要包括放電試驗(yàn)方法，Ah測(cè)量方法，開路電壓法，負(fù)載電壓法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，內(nèi)阻法，線性模型法，卡爾曼濾波法，時(shí)間窗方法和狀態(tài)空間法等。每種方法都有一定程度的限制，以上幾種SOC估算方法將逐一使用，并引入估算策略。5.1.1常用SOC估算方法介紹①放電試驗(yàn)方法：放電試驗(yàn)方法被稱為最可靠的SOC估計(jì)方法，在估計(jì)過程中，采用恒流連續(xù)放電方式，放電電流和時(shí)間產(chǎn)物為剩余電量。放電實(shí)驗(yàn)的估計(jì)過程需要大量時(shí)間，估計(jì)過程中斷，因此不適合車輛的實(shí)時(shí)測(cè)量。②測(cè)量方法：Ah測(cè)量方法電池SOC估計(jì)是最常用的方法，型號(hào)簡(jiǎn)單可靠。這種方法只考慮電池的能量，也就是電池電流整合的時(shí)間和時(shí)間，不管電池的其他因素，包括內(nèi)阻，電壓等等，所以這個(gè)算法很簡(jiǎn)單。假設(shè)電池充放電SOC0的剩余容量的初始狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間的充放電電流I后，電池剩余電量SOC1，則有（3.1）CN為電池的額定容量；I為電池實(shí)時(shí)充放電電流；?為電池充放電效率；雖然Ah測(cè)量方法簡(jiǎn)單可靠，但由于不允許電流測(cè)量，因此也會(huì)對(duì)SOC估計(jì)結(jié)果造成一些誤差，但由于在使用Ah測(cè)光方法時(shí)沒有必要的反饋校正機(jī)制，因此不屬于閉環(huán)結(jié)構(gòu)，獲得疊加，導(dǎo)致累積誤差。為了減少電流采集誤差，可以盡可能使用高精度電流傳感器。電池的充電效率不是恒定的，這個(gè)值可以通過大量實(shí)驗(yàn)獲得，這可以建立充放電效率的經(jīng)驗(yàn)公式。在當(dāng)前和高溫條件嚴(yán)重波動(dòng)的情況下，誤差越大。③開路電壓法：開路電壓是通過實(shí)驗(yàn)方法來描述電池端電壓和剩余能量在不同放電電流曲線的情況下，同時(shí)存儲(chǔ)這些曲線。第一步是收集電池的端子電壓，然后使用查找表查找電池的剩余能量，還可以根據(jù)電池的內(nèi)部電阻和壽命參數(shù)，如估計(jì)的剩余容量校正。開路電壓法有一個(gè)顯著的缺點(diǎn)是電池測(cè)量前需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到電壓穩(wěn)定。動(dòng)力電池從工作狀態(tài)返回到穩(wěn)定狀態(tài)，停留時(shí)間至少需要1小時(shí)，這樣就難以實(shí)時(shí)測(cè)量電壓。不同類型的電池，電池的剩余能量和端子電壓之間的關(guān)系是不一樣的，為了確定某種類型電池之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要進(jìn)行大量的充放電實(shí)驗(yàn)。在充電的初始和最終充電期間，準(zhǔn)確地估計(jì)電池的SOC值。因此，SOC估計(jì)可以與Ah測(cè)量方法相結(jié)合，可以消除累積誤差，可以通過Ah測(cè)量方法實(shí)時(shí)計(jì)算。④負(fù)載電壓法：一旦電池電量放電開始，電池端子電壓將從開路電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載電壓。如果電池放電電流可以保持恒定，則負(fù)載電壓和SOC曲線之間的關(guān)系與開路電壓和SOC曲線相似，可以估算剩余電量。然而，負(fù)載電壓法建立動(dòng)態(tài)負(fù)載電壓和SOC數(shù)學(xué)模型，實(shí)際使用的汽車往往會(huì)有電池電壓的劇烈波動(dòng)，這將加載電壓法帶來更大的誤差估計(jì)。⑤內(nèi)阻方法：內(nèi)阻法顧名思義，電池電阻測(cè)量精度非常高，所以內(nèi)阻是參考。電池的內(nèi)阻分為交流內(nèi)阻和直流電阻，它們與SOC的估計(jì)精度，交流內(nèi)阻，也稱為交流阻抗密切相關(guān)。溫度的變化影響電池的交流阻抗的大小。對(duì)于放電過程中測(cè)量的交流阻抗的大小，電池剩余后仍處于打開狀態(tài)，仍然存在爭(zhēng)議。直流電阻反映電池對(duì)電流的電阻，其對(duì)應(yīng)于電壓變化量與電壓變化時(shí)的電流變化量的比率。在實(shí)際測(cè)量中，通常電池從打開狀態(tài)的恒流充放電，與負(fù)載電壓和開路電壓之間的差值除以電流值得到的值是直流電阻。直流電阻的計(jì)算結(jié)果受計(jì)算時(shí)間的影響，只能測(cè)量歐姆內(nèi)阻。內(nèi)阻方法適用于放電后期電池的SOC估算，可與Ah測(cè)量方法結(jié)合使用。⑥線性模型：C.Ehret等人提出了一種用于電池SOC估計(jì)的線性模型方法，基于電壓的方法，SOC的電流變化量和最后一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的SOC值。（3.2）（3.3）SOC(i)為當(dāng)前時(shí)刻的剩余電量值；?SOC(i)為SOC的變化值；β0、β1、β2、β3為利用最小二乘法計(jì)算得到的系數(shù)。目前，線性模型方法僅適用于小電流應(yīng)用，SOC值變化不能太大，測(cè)量誤差具有較高的魯棒性。⑦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是一種學(xué)習(xí)能力和并行結(jié)構(gòu)的非線性估計(jì)方法。在SOC建模中可以分為三個(gè)典型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：①輸入層；②中間層；③輸出層。輸入層包含的變量有電壓，電流，溫度，累積釋放電和內(nèi)阻等。雖然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用于各種電池，但在估計(jì)大量樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練之前，培訓(xùn)數(shù)據(jù)和培訓(xùn)方法對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性有較大的影響，仍處于實(shí)驗(yàn)室模擬階段。⑧卡爾曼濾波方法：卡爾曼濾波法在計(jì)算過程中可以修改噪聲的初始值也具有很強(qiáng)的抑制作用，可以保持高精度因此，該方法更適合大電流波動(dòng)的SOC估計(jì)，而且給出SOC估計(jì)誤差?？柭鼮V波雖然已經(jīng)成為控制，信號(hào)處理和通信領(lǐng)域最重要和最重要的計(jì)算方法和工具之一，但已成功應(yīng)用于航空航天，工業(yè)過程和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等不同領(lǐng)域。然而，該方法對(duì)于模型需要太多的準(zhǔn)確性，如果模型建立的準(zhǔn)確性不是特別準(zhǔn)確，則會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。而卡爾曼濾波器的運(yùn)算在計(jì)算相對(duì)較大時(shí)，硬件計(jì)算能力要求非常嚴(yán)格。5.1.2本研究選用的估算方法根據(jù)上述估計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，本研究旨在使用Ah測(cè)量方法和開路電壓法組合估計(jì)方法。首先確定電池的開路電壓和電池之間的關(guān)系SOC：測(cè)量電池的開路電壓（電動(dòng)勢(shì)）和參考OCV（開路電壓）-SOC曲線可以更準(zhǔn)確地估計(jì)剩余電池容量，但之前需要測(cè)量長(zhǎng)時(shí)間靜止不動(dòng)，不能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。為了克服開路電壓法的缺點(diǎn)，彌補(bǔ)了Ah測(cè)量方法的累積誤差，計(jì)劃采用開路電壓法計(jì)算初始SOC值，然后使用Ah測(cè)量方法進(jìn)行在線實(shí)時(shí)估算剩余功率值添加容量校正因子修改方法的結(jié)果，方法將在下一節(jié)詳細(xì)介紹。5.2SOC估算實(shí)現(xiàn)過程為了對(duì)動(dòng)力電池的復(fù)雜工作過程進(jìn)行簡(jiǎn)化說明，電池在電池運(yùn)行期間根據(jù)外部特性（電壓，內(nèi)部電阻，電流等）進(jìn)行建模。模型建立的準(zhǔn)確性和適用性對(duì)電池的SOC估計(jì)影響很大。常用電池型號(hào)可分為四類：①簡(jiǎn)化電化學(xué)模型；②局部放電模型；③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；④等效電路模型。這是越來越多的常見的電路模型應(yīng)用，等效電路模型由研發(fā)人員用電池工作原理廣泛用于設(shè)計(jì)大量電池性能模型。典型的鋰離子電池等效電路模型是Rint模型，戴維寧模型和PNGV模型。5.2.1Rint模型Rint是最簡(jiǎn)單的電池等效電路模型，電池等效的理想電壓源UOC和電阻R0串聯(lián)組合，其電阻R0用于電池歐姆電阻和極化電阻。電路模型如圖3.1所示：圖3.1Rint電池模型電路5.2.2Thevenin模型戴維寧模型在構(gòu)建電池時(shí)考慮到內(nèi)部極化現(xiàn)象，電阻R1和電容C1并聯(lián)，模擬電池充放電內(nèi)部復(fù)雜反應(yīng)。在具有理想電壓源的模型中，Uoc相當(dāng)于電池的開路電壓，用電阻R1和電容C1并聯(lián)，然后串聯(lián)到主電路的內(nèi)部極化電池相當(dāng)，然后在主電路串聯(lián)電阻R0等效于電池的內(nèi)部歐姆電阻。電池等效模型如圖3.2所示：圖3.2Thevenin電池模型電路5.2.3PNGV模型PNGV型號(hào)來自PNGV電池測(cè)試手冊(cè)，這是一款標(biāo)準(zhǔn)電池型號(hào)，后者包含在FreedomCAR電池測(cè)試手冊(cè)中，用作標(biāo)準(zhǔn)電池型號(hào)。與Thevenin模型相比，PNGV模型的一個(gè)突出特點(diǎn)是PNGV模型的電容是當(dāng)?shù)刃щ姵赜捎谪?fù)載電流的累積時(shí)間而被充放電時(shí)的電池容量的大小。PNGV等效模型如圖3.3所示：圖3.3PNGV電池模型電路通過比較上述模型，發(fā)現(xiàn)戴維