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新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现 —
admin 2021-03-25

  通过深刻的阐述和试验磋商,拣选了一种归纳的电量猜想模子。咱们称之为四元模子:它以切确的安时计量为底子;充裕思索百般影响成分举行积累;思索电池不相仿性对电量猜想变成的过失;对永恒的积聚差错思索举行自整定。

  安时法基于的道理较为浅易。它是对电流及时举行积分取得充入电池和从电池放出的电量。它对电池的电量处境举行长时刻的记载和监测,从而不妨给出任性期间电池的安时电量。该方完成起来较浅易,受电池自身处境的控制小,宜于阐扬微机监测的益处。但正在有骚扰时,积分值会形成过失,所以要进步电流丈量的精度和采纳有用的滤波门径。

  咱们的估测技巧也是基于安时法,通过切确的安时计量来跟踪电池的SOC,其间充裕思索了温度积累、容量老化积累、自放电积累、充电率积累、放电率积累、不相仿性影响。图6.1是SOC猜想框图。

  体系中SOC猜想的中枢正在于切确的安时计量,电流I对时刻t积分即为流进流出电池安时数,记为Qused(当放电时Qused为正,充电时Qused为负),正在用目今电池的残剩电量Qres减去Qused,即得出电池通过充放电后电池所剩的电量,然后除以电池的总电量得出SOC值:

  当然因为影响电池的成分良众,新能源汽车活动方案导致电池的状况不时转化,这种不时的转化相应的影响了SOC的计量,况且由此变成的积聚差错能够越来越大,变成SOC值的不正确。为此有需要磋商影响SOC的成分,以省略这些成分所带来的差错。

  电池不是一个浅易的模子,它的电量会受到温度、放电率、自放电、老化、不相仿性等众种成分影响,此中有些成分对电量猜想的影响很大,怠忽这些成分将给电量估测带来较大的过失。所以残剩电量计量流程该当思索众种成分影响而不该当是浅易的累加。

  开始咱们章程一个尺度处境,席卷尺度温度TS,尺度放电电流IS,尺度残剩电量QS。正在试验流程中,咱们界说尺度温度TS=20℃,尺度放电电流IS=18A(即1C放电电流),QS便是正在尺度温度尺度放电电流下电池所能放出的电量。

  其余需求阐发的是,因为咱们的磋商对象是整组电池,因而要思索电池组中功能最差的电池,以其功能行动电池组的功能参考依照。

  此中Kn吐露电池的标称容量,Ia吐露均匀电流,T吐露电池温度,A吐露电池的衰老因子。从上式能够了解电流、温度、衰老因子是厉重影响总容量的成分,以下咱们将分类商榷它们的积累本领

  依照电池厂深圳雷天公司供给的电池众轮充放电轮回试验数据注解,正在充电流程中,现实上的充电功效大致正在97%旁边,电动汽车v什么意思所以咱们正在SOC猜想中可取充电功效因子(SOC)=0.97.

  电池正在区别电流下放电时所放出的电量是区别的。咱们通过测验浮现,电池容量同放电电流的相干根基如图6.2所示。

  看待容量订正,目前取得通俗给与的是Peukert于1898年提出的经历公式

  将n代入(16.a)即可求得k值,有了n和k值就可得任性放电率下的容量。

  因而,正在谋略SOC时务必思索放电率成分。因为电动汽车用电池放电电流值并不恒定,有需要章程一个参考电流,正在谋略SOC时,将其他放电电放逐出的电量折算到参考尺度电流所放的电量,以歼灭区别放电电流对SOC值谋略所带来的差错。

  电池衰总是指电池正在应用流程中,电池内部的化学物质爆发转化,从而转化电池的某些特征。正在对电池的磋商流程中,咱们浮现跟着电池应用的轮回次数的添补,电池的总容量是正在转化的。当新的电池滥觞应用时,它内部的化学物质并没有充裕反响,当通过众次的充放电后,内部的化学物质反映将愈来愈充裕,出现出电池总容量正在沟通前提下将速捷添补,随后电池总容量进入平缓伸长期,当到达最大值后,滥觞渐渐低落。它们的定性相干如图6.3.

  此中Ah ref是参考电池容量,它平常为电池容量正在一共应用流程中的电池最大容量。Ah cyc为正在某一衰老点的电池容量,它由衰老流程中电池端电压和电池容量相干弧线确定。终末SOC的谋略转换式确定如下:

  此中SOC cak为没有举行老化积累的SOC值,SOCage为老化积累后的值。

  本体系中,老化积累的详细做法如下:用电池通盘流进流出的安时数累加总值折算成电池轮回次数,体系中存储有电池老化弧线,云云就可查出老化因子举行老化积累。老化弧线由电池厂家供给,能够按两种体例给出。一种用电池深放电轮回次数,这种技巧的舛误是正在电动车现实运转流程中欠好判别。另一种便是咱们采用的按总安时数给出。

  看待电池,温度高时,电池内部化学活性物质行动加强,云云反映充裕,有更众的化学能转化为电能,导致电池总容量的添补。云云当电池温度转化时,就会导致SOC计量的不正确。通过测验能够得出锂电池正在几个环节温度丈量点的现实放电有用电量。

  正在软件计划中,咱们运用对所给出的几个环节丈量点举行分段弧线拟和,构制出电池正在区别温度下的容量弧线。再将目今放电温度下电池的有用容量折算到20℃下的有用容量,云云就竣工了电池正在放电下的温度积累。当温度转化时,比较容量弧线就可订正电池的总容量。

  看待区别类型的电池,自放电速率是不雷同的。况且,区别类型的电池,影响自放电的厉重成分也不完整雷同。影响自放电的成分,有温度、电池的残剩电量等。当温度愈髙,SOC愈大,自放电水准越深。电池厂商给出的参数阐发,正在充电较满的状况下,前3天电池的自放电最紧要。况且,自放电随温度区别也有较大差异。外6.1给出区别温度下放置3天电池自放电率。

  正在咱们构制的模子中,能够依照上外采用线性插值来近似谋略电池自放电吃亏的能量。体系硬件中设有一片时钟芯片PCF8583,每次体系上电开机时就能够谋略出和前次合机之间的时刻间隔,同时依照温度传感器搜聚的电池处境温度,按照电池厂商供给的自放电率与静置天数、温度的相干弧线,来订正电池的残剩电量,进而对SOC的预测做出相应的积累。

  电池组是由若干个单体电池串联构成的。因为各单体电池容量的不相仿,以串联的电池组为对象对电池组举行充放电,而不思索单体电池的容量差异,就不成避免地会导致某些单体电池的过充、过放或充电亏空。影响了电池的有用运用。

  因为电池的不相仿性,正在预测SOC时应以功能最差的电池行动预测的依照。如图6.4所示为存正在不相仿性的电池放电时的特征弧线。正在放电前期电池的电压转化趋向沟通,好电池与坏电池的差异再现不显著,但到后期功能较差的电池因为电池电量耗尽,电压将速捷跌落,快速低浸的电压反响出较大的U,此时倘使接续放电将会导致过放景色。能够运用电池组中电压最低的阿谁单体电池电压U min与通盘单体电池均匀电压U ave的差值U行动订正的依照,遵循单电池电压值与容量的相干弧线来举行订正。公式如下:

  此中SOC为SOC的订正值。Ks为测验取得单电池电压值与容量的相干系数,该系数Ks为大批单电池容量与端电压测验的统计值。U要扣除史乘本领档案中的单电池电压差值。

  电池执掌体系初次应用时需求对SOC举行一次初始化。况且正在计量残剩电量流程中,不成避免会引进百般各样的差错。当差错积聚到必定水准后,咱们也要对SOC举行初始化。平常讲,正在不思索电池老化时,充满电能够为SOC=1.看待电池来说,电池正在充放电截止功夫将出现出必定的特征。以锂电池为例,正在答允的最大定压充电前提下,电流低浸到很是小的数值并根基维护褂讪,这功夫就以为仍旧充满,该当休止充电,不然将导致电池的过充,影响电池的轮回应用寿命。这时便可设定SOC=1.看待旧电池的SOC则能够通过容量试验来确定

  采用电量跟踪体例的猜想,永恒(1-2年或更长)会形成积聚过失,务必自愿举行纠偏,称作自整定。题目是依照什么行动判据及怎么举行整定。

  电池组正在深度放电状况下,它的内阻会成十倍的添补。咱们通过测验能够确立起电池正在深放电时容量与内阻值的对应相干。看待纯电动车,能够运用深放电时的内阻值行动判据。假设此时由容量与内阻值相干弧线取得的SOC值为SOC1,而由电池执掌体系给出的值为SOC2,此时的自整定公式如下:

  云云就取得自整定后的SOC值,此中系数u取优选系数0.618.看待同化电动车,因为电池不会到达深度放电状况,故不行独立采用内阻值行动判据。咱们能够通过严紧放电测验确立起电池容量与大电放逐电状况下的电池电压及内阻值两者之间的相干。然后运用大电放逐电时的电池电压及内阻值行动判据来举行自整定。

  惟有正在电池巨额量分娩的前提下,电池的特征很是太平,能力够举行深刻的测验磋商和采用本技巧举行自整定。

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