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原文传递动力锂离子电池模拟器的研制

论文题名：	动力锂离子电池模拟器的研制
关键词：	动力锂离子电池;片上系统;模拟器;开路电压;欧姆内阻
摘要：	随着传统不可再生石化能源的不断消耗以及城市环境污染越来越严重的形势日益严峻,新能源与清洁能源的开发受到了越来越多的重视与投入。交通领域也在向着无污染、节约能源的方向发展。由于动力电池组存在使用成本高、循环寿命相对较短等缺陷与不足,因此需要用电池管理系统来对电池的运行情况进行监测与管理,降低电池使用成本、提高循环使用次数,并预报行驶里程、电池组温度。若使用动力电池组进行电动汽车与电池管理系统的开发与调试,则存在着测试周期长、成本高、效率低、精度低等缺点。因此,必须研制出能够替代动力电池组的高精度模拟装置。　　为了建立准确的电池模型,本文以电动汽车中使用最为广泛的动力锂离子电池为目标,对其技术参数、充放电工作特性、开路电压OCV与SOC的特性关系、二阶等效内阻模型进行研究。根据SOC与电池的开路电压、欧姆内阻、极化内阻之间的特性关系,将SOC作为控制开路电压和二阶等效内阻的变量,建立了对电池动态特性描述较为准确的电池等效电路模型。并用Simulink对该等效模型进行了仿真,为电池模拟器的研制提供了准确的模型。　　本文综合考虑电池的动态特性内在要求与所需要模拟的相关参数要求,设计了电池模拟器硬件设计方案。该方案中包括两个电压模拟通道和一个温度模拟通道,并包含一个控制器。控制器根据电池等效电路模型编程来控制输出电压与电阻,来实现电池动态特性的模拟。而电压模拟通道的等效电阻则根据用户输入的温度变化。　　为了实现对电池动态特性的精确模拟,本文中通过在控制器中分两部分来对模拟电池的端电压。首先设定的电池标称容量与初始容量,采用安时法来确定当前容量的变化以确定当前SOC,再根据OCV与SOC的方程式计算出开路电压。然后根据SOC计算出等效欧姆内阻、极化等效电阻、极化等效电容,并对电流进行检测,模拟内阻上的动态压降,从而确定电池模拟器的端电压。　　最后,对电池模拟器进行了相应的实验,验证了电池模拟器功能的正确性,并达到了所要求的精度。
作者：	文平
专业：	仪器科学与技术
导师：	魏国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文