【電動(dòng)汽車電池剩余電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)11000字（論文）】

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\u4656第一章引言 1217951.1研究背景 1214641.2研究意義 1199661.3國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 2219981.4SOC估計(jì)的影響因素 339431.4.1電池開路電壓動(dòng)態(tài)滯回特性 345611.4.2溫度 3220181.4.3電池老化 4244001.4.4電池自放電 422840第二章電動(dòng)汽車常用電池 591432.1鉛酸蓄電池 5282902.2鎳鎘電池 5221372.3鎳氫電池 5122862.4鋰離子蓄電池 528646第三章剩余電池電量估計(jì)的方法 722333.1放電法 7150523.2比重法 7236453.3開路電壓法 720453.4安時(shí)法 8279293.5等效電路法 931490第四章汽車電池電量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10312304.1電動(dòng)汽車電池剩余電量檢測(cè) 1085934.2檢測(cè)系統(tǒng)的核心控制模式 1084974.3電池功率流部分 11213694.3.1可以編程進(jìn)行程控的雙向電源 11114114.3.2汽車電池變頻器以及變頻電力測(cè)功機(jī) 1218264.3.3開關(guān)控制柜 13258124.4傳感信號(hào)流部分 13263194.4.1被測(cè)電機(jī)直流進(jìn)線出線電流檢測(cè) 1397494.4.2傳感器 1354534.4.3測(cè)試軟件總體構(gòu)架 142680結(jié)語 1517584參考文獻(xiàn) 16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(guó)能源政策》上面的內(nèi)容顯示，我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(gòu)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(guó)也投入了大量的人力物力財(cái)力，確保了中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。國(guó)家電網(wǎng)在國(guó)家數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀在國(guó)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(guó)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(guó)外進(jìn)口的產(chǎn)品。以下敘述的是對(duì)我國(guó)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。1.4SOC估計(jì)的影響因素電池的化學(xué)性質(zhì)是SOC精度影響的主要原因，一些因素將導(dǎo)致SOC估算的難度較大。1.4.1電池開路電壓動(dòng)態(tài)滯回特性極化電阻是指在電化學(xué)反應(yīng)期間由極化引起的電阻，包括電化學(xué)極化和濃度極化。由于電池電化學(xué)反應(yīng)在極化電阻過程中，導(dǎo)致電池?cái)嚅_，SOC等于此情況，充電結(jié)束后的開路電壓高于放電后的開路電壓，當(dāng)充放電時(shí)，變化，這是電池的動(dòng)態(tài)滯后特性。隨著電池本身的極化電阻增加，電池的動(dòng)態(tài)滯后特性增加。1.4.2溫度環(huán)境溫度對(duì)電池工作的影響也相對(duì)較大，特別是對(duì)于電池SOC估計(jì)。第一種SOC估算方法主要以電池額定容量為依據(jù)，溫度變化影響額定容量。額定容量在適當(dāng)溫度下較高，受溫度影響較小，但在低溫環(huán)境下，電池額定容量非常明顯，甚至導(dǎo)致電池內(nèi)部變化不能進(jìn)行。當(dāng)溫度過高時(shí)，容易增加自放電率，電源未充分利用，降低電池的可用容量。電池在工作過程中，產(chǎn)生的熱量部分分配到空氣中，另外沒有分配熱量來增加自身的熱量，提高電池自身的溫度?？梢韵鄳?yīng)地增加電池容量。而當(dāng)電池停止工作溫度降低時(shí)，自身溫度逐漸降低，電池容量相應(yīng)減少。溫度也對(duì)放電電流，電壓有很大的影響，這將最終導(dǎo)致SOC增加估計(jì)的難度。1.4.3電池老化當(dāng)電池重復(fù)充放電循環(huán)后，電池內(nèi)部材料會(huì)產(chǎn)生老化現(xiàn)象。（1）正負(fù)變化：正負(fù)電池可以適應(yīng)孔中機(jī)械化學(xué)分子的去除，充放電次數(shù)逐漸崩潰，阻塞，即正負(fù)極材料活性鈍化，甚至是發(fā)生正極和負(fù)極材料的極化現(xiàn)象，減少了在電池期間可以自由充電和放電的離子數(shù)量。（2）催化劑變化：催化劑分子結(jié)構(gòu)的催化作用，由于環(huán)??境溫度，濕度，儲(chǔ)存時(shí)間逐漸改變其結(jié)構(gòu)和性能，最終不能催化。（3）電解液的劣化：電解液將由于電池經(jīng)過反復(fù)充放電后變質(zhì)，甚至損失，電池芯質(zhì)量差，更容易因電解液控制組成不佳而快惡化。電池老化后，電池性能參數(shù)會(huì)受到影響，所以當(dāng)電池參數(shù)值的實(shí)際測(cè)量值恒定變化時(shí)，不能準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)于SOC的變化。1.4.4電池自放電電池的自放電率是電池放置過程中消耗的電量。由于電池作為電源容器，雖然在電池的外殼內(nèi)封閉，但與空氣隔絕，但內(nèi)部仍然有少量的消耗。當(dāng)電池停止工作時(shí)，正極和負(fù)極電池仍然與導(dǎo)電材料連接，但也導(dǎo)致電流損失。每個(gè)電池在存儲(chǔ)環(huán)境中都有一定的自放電現(xiàn)象，自放電與電池材料的數(shù)量和外部因素有很大的關(guān)系。不同的電池自放電率也不同。當(dāng)電池SOC估計(jì)時(shí)，對(duì)于同樣的兩節(jié)電池，一個(gè)只是充滿電力的電池，另一個(gè)是充滿電的很長(zhǎng)一段時(shí)間才能放置電池，實(shí)際存儲(chǔ)的兩個(gè)電源是不一樣的。如果后者的容量作為以前的計(jì)算能力，SOC估計(jì)的影響相對(duì)較大。電池在不同溫度下的相應(yīng)儲(chǔ)存時(shí)間如圖1.1所示。圖1.1電池存儲(chǔ)時(shí)間與環(huán)境溫度

第二章電動(dòng)汽車常用電池為了滿足電動(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。2.2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。2.3鎳氫電池鎳氫電池由氫離子和金屬鎳合成組成，電力儲(chǔ)備比鎳鎘電池比鎳鎘電池多30％以上更輕，壽命更長(zhǎng)，鎳氫電池具有較高的比能，過放電和過充電性能良好的放電功率也是一個(gè)很好的表現(xiàn)，完成充電時(shí)間短，在較低的溫度環(huán)境下可以工作，在-40度至50度內(nèi)正常工作，-40度時(shí)電量可以達(dá)到80額定容量的百分比。而在原料的組成中，使用生產(chǎn)過程無污染，廢棄電能可以通過加工重復(fù)，剩余價(jià)值高。綜合質(zhì)量和性能高于鎳鎘電池，是一種“綠色電池”。盡管其材料和制造成本高，但它很快變得流行，并被一部分鎳鎘電池所取代[38]。鎳氫電池在現(xiàn)有混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池中也有一席之地。2.4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。第三章剩余電池電量估計(jì)的方法目前國(guó)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。3.1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。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。3.2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。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。所以這種方法是不實(shí)際的。3.3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3.1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。3.4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。3.5等效電路法等效電路方法是電池充放電特性的電路元件代表。將整個(gè)電池看作由不同電容和電阻組成的電路。所以只有電路的特性才能算出SOC。但是在電路的計(jì)算中，電路元件的初始值設(shè)置為多少，顯示需要預(yù)測(cè)實(shí)際電池的性質(zhì)不能很好地掌握。等效電路模型包含每個(gè)電路元件的未知參數(shù)，因此必須先確定這些參數(shù)。然而，動(dòng)力電池的充放電是一個(gè)非常復(fù)雜的化學(xué)過程，具有非線性系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)的特點(diǎn)。通過理論分析難以在模型中獲得系統(tǒng)參數(shù)。而電路的優(yōu)點(diǎn)是分析電壓，電流等因素，對(duì)于電池溫度，老化，自放電等化學(xué)性能，只能通過其他方式進(jìn)行修改才能顯示。

第四章汽車電池電量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1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4-1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4-1表示新型能源汽車電量檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖4.2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(guó)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4-2工作模式控制框圖圖4-3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。4.3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。4.3.1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。4.3.2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(guó)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。4.3.3開關(guān)控制柜平臺(tái)系統(tǒng)經(jīng)過約束繼電器實(shí)行對(duì)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的低壓電源和高壓電源的順序進(jìn)行模擬。低壓配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)和高壓繼電器安裝在控制柜的測(cè)試室，直流電壓和電流測(cè)量傳感器和DC測(cè)點(diǎn)高電壓系統(tǒng)安裝在控制柜、電源電流傳感器在控制柜里安裝。控制箱4個(gè)控制繼電器，試驗(yàn)對(duì)象的其他的控制?？刂乒駜?nèi)電流和充電繼電器，根據(jù)充電電流流動(dòng)控制電源。故障模式時(shí)，高壓繼電器自動(dòng)切斷，只需推按鈕。高壓接力額定電流小600A，充電抵抗值小百歐姆，輸出小100W。4.4傳感信號(hào)流部分傳感信號(hào)流包含：直流電流、測(cè)量電機(jī)、電壓測(cè)試，扭矩速度傳感器，段式測(cè)，旋轉(zhuǎn)編碼器等。其次是簡(jiǎn)短的介紹。4.4.1被測(cè)電機(jī)直流進(jìn)線出線電流檢測(cè)對(duì)直流電機(jī)出口進(jìn)行測(cè)量，采取的是751574電流互感器，改電流互感器屬于一種較大電流的檢測(cè)變壓器，適合運(yùn)用于測(cè)量電動(dòng)車輛等有限空間條件。下圖4-1表示的是其技術(shù)參數(shù)，測(cè)量的范圍比較廣闊，精準(zhǔn)度高，動(dòng)態(tài)的范圍相對(duì)廣泛。下圖4-1表示751574電流互感器核心技術(shù)的參數(shù)測(cè)量的范圍DC～100kHz(-4dB)基本精確度±(讀數(shù)的0.06%+50μA）動(dòng)態(tài)的范圍0～650A(DC)/650A峰值(AC）需用±25VDC電源、轉(zhuǎn)接頭、負(fù)載電阻電流檢測(cè)模塊電路中的霍爾電流檢測(cè)模塊的量程是0-10A，對(duì)應(yīng)的電壓輸出信號(hào)是0-5V，通過單片機(jī)內(nèi)部裝置的AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號(hào)以后，再次向通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送。電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流再通過轉(zhuǎn)化成為電壓信號(hào)，接著在經(jīng)過電壓跟隨器把電壓信號(hào)劃分為檢測(cè)以及保護(hù)信號(hào)兩種，檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入TMS330F250的A/D變換接口，保護(hù)信號(hào)和AD533比較器和電壓之間進(jìn)行相互的比較，如果檢測(cè)的參考電壓小于保護(hù)信號(hào)，則可以得知電流過大，比較器傳輸?shù)牡碗娖街苯舆M(jìn)入控制芯片，則快速實(shí)行保護(hù)狀態(tài)。4.4.2傳感器美國(guó)的HBMT11F型式的傳感器，檢測(cè)的精準(zhǔn)度比較高，這是檢測(cè)電機(jī)精準(zhǔn)度比較高的結(jié)果，傳感器經(jīng)過對(duì)剪切應(yīng)力獲得轉(zhuǎn)矩的大小轉(zhuǎn)換分析，公司已經(jīng)為HBM申請(qǐng)了專利，通過運(yùn)用這項(xiàng)專業(yè)技術(shù)，降低了支撐軸設(shè)備安裝在空間的依靠性，安裝相關(guān)設(shè)備，可以適應(yīng)電池動(dòng)態(tài)的負(fù)荷限度，降低了維護(hù)成本甚至使維護(hù)成本的數(shù)值為零，再加上傳感器，對(duì)于10000r/min的工作速度來測(cè)試，測(cè)試得到的精準(zhǔn)度結(jié)果為0.11級(jí)，完全達(dá)到了電池檢測(cè)系的條件，這種檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為了此次檢驗(yàn)的首選。因此，我們選用該測(cè)量?jī)x。技術(shù)指標(biāo)如下：轉(zhuǎn)速測(cè)量范圍:1～50000r/min(誤差±0.5%)功率測(cè)量范圍:0～60000kW(誤差±0.5%)電源電壓：220V±10%采樣周期:2秒轉(zhuǎn)速傳感器每轉(zhuǎn)脈沖次數(shù):60打印時(shí)間定時(shí)范圍:1～60分4.4.3測(cè)試軟件總體構(gòu)架以電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的工作性能為基礎(chǔ)，測(cè)試內(nèi)容包括電機(jī)是否有可靠的安定性和動(dòng)態(tài)性，再進(jìn)行一系列的超速試驗(yàn)，堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)、文勝試驗(yàn)，控制器工作性能檢驗(yàn)等，包括測(cè)試電機(jī)的工作效率情況，為實(shí)現(xiàn)上述試驗(yàn)臺(tái)。首先完成的電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)性能驗(yàn)證：測(cè)量電機(jī)的電流、電壓、速度、速度、扭矩、流量等參數(shù)情況，測(cè)量電機(jī)輸出數(shù)值