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混合动力车辆电池性能及其管理系统研究
| 论文题名： | 混合动力车辆电池性能及其管理系统研究 |
| 关键词： | 混合动力;电动车辆;水平铅布电池;电池管理系统;荷电状态;均衡充电 |
| 摘要： | 节能、环保与安全是世界汽车工业发展的3大主题，混合动力电动汽车由于兼具内燃机车辆和电动车辆的优点，成为清洁汽车产业化的重要方向。水平铅布电池是一种新型的阀控铅酸蓄电池，由于其具有使用安全和免维护性能，在电动汽车领域的应用前景引人关注。本文研究了水平铅布电池的性能，和作为电动车辆电源的输入输出特性；分析了电池管理系统的功能，对电池管理系统中的研究重点一电池的状态进行了综合估计方法的实践和利用卡尔曼滤波方法的试验和验证；设计和开发了电池管理系统，实现了电池参数检测、电池状态估计、均衡充电及异常报警等功能，并在混合动力摩托车上进行了运行试验。 进行了水平铅布蓄电池的应用研究，通过台架试验，研究了水平铅布蓄电池的充放电特性；确定了电池容量与使用条件的数量关系；分析和测试了串联电池组在充放电过程中的性能差异，设计开发了电池组均衡充电试验装置并进行了试验验证。在此基础上进行了电池的模型研究，确定了电池的容量和电压特性模型，并从电压限制的角度对一定荷电状态电池最大允许充放电功率进行了预测，为管理系统控制电池的充放电过程提供了依据。建立了电池的等效电路模型，通过试验进行了参数辨识，为电池荷电状态模型的建立提供了基础。 进行了电池组荷电状态预测技术研究，提出了在混合动力电动汽车上将电量累计、电压测量作为混合动力电动汽车荷电状态和健康状态的估计方法，具体实践中考虑了温度对容量的影响。实施了在线监测电池内阻的方法，作为电池健康状态的检测手段，及时发现性能退化，避免产生大量电池失效。 进行了卡尔曼滤波技术电池荷电状态估计的应用研究，根据电池等效电路模型，建立了电池系统的状态方程和测量方程，对实车运行时的的电池参数进行采集，编制了滤波算法程序对数据进行处理。实验结果表明，该方法可以实现对动态条件下电池组荷电状态的估计，可作为电量累计方法的校验，减少由于电池状态演变引起的误差累计。 设计和开发了电池管理系统，实现了电池参数采集、电池状态估计、异常现象报警和数据输出和显示等功能。完成了电池管理系统的硬件部分设计，包括电流传感器、A/D采集器的选择和标定，分电压测量电路的设计和制作，各部分硬件的连接和调试。进行了电池管理系统软件部分设计，包括采用多线程技术实现系统实时性设计、系统界面设计、状态估计算法和数据处理等。设计了车载电池组均衡充电模块，并进行了试验验证。在混合动力摩托车上的运行试验表明了所开发电池管理系统的适用性。 |
| 作者： | 张彦琴 |
| 专业： | 热能工程 |
| 导师： | 周大森 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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