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Matlab镍氢电池控制仿真研究+SOC估测 第8页

更新时间:2016-11-7:  来源:毕业论文
3  电池SOC的预测方法
3.1电池能量管理系统的概念
电池管理系统是电动汽车的关键因素。电池能量管理系统具有数据采集,电控制,安全控制,电量显示以及温度控制等功能,其中最为重要的是能够准确和可靠的获得电池现存的容量状态参数,即电池放电容量的估计和预测方法。通常电池管理系统根据所预测的容量来决定电池下一步的工作情况,如决定电池是否断开以保护电池不至于过放,或决定电池是否失效,以及提供用户电池还能工作的时间等等,在某一个工作状态下,电池中还有多少可利用的容量是许多参数的函数,一般来说,此数值是和放电电流,电压温度,电池过去充放电历史等等相关的,在镍氢电池中,而通常情况下(例如在不同温度,电压以及电流充放电循环次数等),电池的SOC无法用一个明确的方程来表达。实际应用中,如移动电话的电池管理通常采用一种查询数据表的方式而得到在特定情况下的电池所能够放出的容量,有时这种方法不能完全反映电池的实际工作情况,误差也比较大
3.2 SOC检测方法与可用性分析
应用于电动汽车的SOC估计方法可归结为电量累积法、电阻测量法和电压测量法3种基本类型。
3.2.1电量累积法
通过累积电池在充电或放电时的电量来估计电池的SOC,并根据电池的温度、放电率对SOC进行补偿。电量累积法检测SOC比较简单,是已商品化的电动汽车用SOC测量装置上应用最普遍的方法。本文来自优/文(论+文?网,毕业论文 www.youerw.com 加7位QQ324~9114找原文
但问题是:a)在估计电池SOC时通常未对电池的老化和循环次数进行补偿:b)根据已放出的电量得到SOC,虽对放电率的不同进行了修正,但未考虑放电电流对容量的影响因素具有可恢复性:C)充放电的效率具有不稳定性。使用电量累计法的关键是监测电池在充放电过程中的电流出人的情况,但是实际上电池被充入的电量并不等于其可以放出的电量。因此,用电量累积法得到的SOC估计存在较大的误差,并会随着时间的推移其误差越来越大,因此,电量累积法得到的SOC其可靠性较低。
3.2.2电阻测量法这种方法
用不同频率的交流电激励电池,测量电池内部交流电阻,并通过建立的计算模型得到SOC估计值。利用电阻测量方法得到的电池荷电状态反映了电池在某特定恒流放电条件下的SOC值,根据此SOC判断电池能继续放出的电量还必须考虑后阶段放电率的实际情况。该方法以放电量达到蓄电池可放电容量的80%为分界点,分别使用Ah法和IR法。主要内容为:假设在某时刻蓄电池的总容量为C(AH),则不伤害蓄电池寿命的可放电容量为0.8C(AH),在0---80%的可放电范围内,每1/8秒采样一次放电电流,然后对放电电流和放电时间进行积分,计算出释放电量,进而求出在此放电范围内电池的SOC,即Ah法。在80%~100%的可放电范围内,通过测量蓄电池的内阻,利用内阻和容量的确定关系,求出蓄电池的SOC状态,对利用Ah法求出的SOC进行补偿,即IR法。然后通过已求出的SOC,计算出剩余容量还能使电动汽车续行的路程数。在剩余容量低于总容量的50%时,发出报警信号,建议对蓄电池充电。此方法通过模拟数字电路技术,利用单片机进行采样来实现。由于此方法考虑的因素不多,主要是考虑了蓄电池的放电电流和内阻两个基本的因素,对温度、蓄电池的使用寿命以及蓄电池中各单块电池的不均衡性等因素没有考虑,且由于蓄电池的内阻成因复杂,受到蓄电池未来放电制度的影响,故计算精度不高。据相关资料,其SOC误差率为10%.
3.2.3电压测量法
利用电池的开路电压与电池的放电深度的对应关系,通过测量电池的开路电压来估计SOC。因为镍氢电池的SOC与它的开路电压有一定的直线关系(正比关系)。通过检测电压就能直接得到SOC的大小。提出的。这种方法不象其他方法那样主要考虑蓄电池的荷电状态SOC或蓄电池的剩余容量,而是通过计算蓄电池的剩余能量,进而给出电动汽车还能续行的里程数。该方法通过采样蓄电池的端电压,利用蓄电池的端电压和剩余能量的关系,进而求出蓄电池的剩余能量。主要原理如下:以瓦时数为单位,计算蓄电池的剩余能量。定义电动汽车不能继续行驶时的电池剩余能量为0瓦时。由于总能量取决于蓄电池的放电电流和电池的使用循环寿命,所以剩余能量为一相对于总能量的相对值,而不是一个绝对值。通过实验方法描述在不同放电电流情况下的电池的端电压与电池的剩余能量的关系曲线,并存储特征关系曲线。实时采样电池放电时的端电压,查表求出电池的剩余能量,同时考虑电池的使用寿命以及内阻对电池SOC的影响,对求得的电池剩余能量进行校正。
根据有关资料,这种方法在实际测量中取得了较为满意的效果。对给定的某种电池剩余能量计算误差在5%以内。但是由于不同类型的电池,甚至同种电池的不同单块电池间,电池的端电压和电池的剩余能量均有不同的关系,这就需要进行大量的充放电实验。在实现过程中,如何存储足够的典型数据,是一个较为困难的问题,同时软硬件实现上比较困难。能用于动态检测的电压测量方法是对电池加一脉冲负载后测出电池的电压响应来分析和估计电池的SOC,但测量方法复杂,计算模型建立也较困难,因此也很少应用于电动汽车

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