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

電動(dòng)汽車電池剩余電量檢測系統(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 1085934.2檢測系統(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被測電機(jī)直流進(jìn)線出線電流檢測 1397494.4.2傳感器 1354534.4.3測試軟件總體構(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，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)《中國能源政策》上面的內(nèi)容顯示，我國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，中國也投入了大量的人力物力財(cái)力，確保了中國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。國家電網(wǎng)在國家數(shù)據(jù)顯示，中國為促進(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、長壽命的電池材料。現(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)測的軟件條件也迫切需要提升。電動(dòng)汽車預(yù)測不準(zhǔn)確的情況常常令人困惑。有些構(gòu)造簡單的車輛甚至不能觀測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)測里程，優(yōu)化電池充放電過程，延長電池壽命，快速有效的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確估計(jì)具有重要意義。1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀在國外，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系統(tǒng)。因?yàn)榇嬖谠S多客觀因素，比如檢測系統(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。我國關(guān)于單位或者參與新型能源汽車動(dòng)力檢測系統(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。它們主要是從國外進(jìn)口的產(chǎn)品。以下敘述的是對(duì)我國專利以及相關(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)測試系統(tǒng)的構(gòu)筑，專利提到的測試架構(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)行測量與調(diào)整，從電源測功機(jī)以及被測電機(jī)功率兩個(gè)方面進(jìn)行，交流測力計(jì)過剩電力網(wǎng)出售，測量電機(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，準(zhǔn)確的比較高，不過，從工作測力計(jì)的前饋控制的數(shù)據(jù)源中，交流電力測功機(jī)的前饋控制量測定路阻的前饋控制，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)檢測裝置需要實(shí)時(shí)測試狀況的各種動(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)的單曲總電力測功機(jī)的有效評(píng)價(jià)，單軸測量純電動(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)的單一電測力計(jì)的測量，道路抵抗模擬汽車慣性模擬不了，純電動(dòng)助力電子所有的測試條件的道路。在提交的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，測量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，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，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。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)載競爭中，將會(huì)更加快速的發(fā)展，鋰電池的市場份額將會(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。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)中斷測量電壓，但不能精確測量電壓值。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??？梢钥闯鍪街行枰玫絊OC(t)的大小，初始時(shí)剩余電量的測量精度至關(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新型能源汽車電量總成檢測系統(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系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖4.2檢測系統(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等在國際上比較有知名度的電力檢測設(shè)備，各個(gè)廠商都在極力推廣這種功率檢測系統(tǒng)的應(yīng)用，這是在現(xiàn)在和未來最高效的測量方式和控制程序。新型能源汽車的檢測系統(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，為了檢測測試機(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，交流的測功機(jī)是轉(zhuǎn)矩控制，主要目的是為了實(shí)現(xiàn)等待檢測電機(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，大大簡化測試程序。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)力檢測機(jī)回到供電網(wǎng)時(shí)，電網(wǎng)的諧波應(yīng)當(dāng)適合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。該測力計(jì)測試系統(tǒng)，采用acs800-200kw逆變器變頻器柜。這里簡單地介紹了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的方向。所以，固定抵抗如果能獲得觀測鏈定子磁。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試室，直流電壓和電流測量傳感器和DC測點(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?？刂葡?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、測量電機(jī)、電壓測試，扭矩速度傳感器，段式測，旋轉(zhuǎn)編碼器等。其次是簡短的介紹。4.4.1被測電機(jī)直流進(jìn)線出線電流檢測對(duì)直流電機(jī)出口進(jìn)行測量，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變壓器，適合運(yùn)用于測量電動(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)載電阻電流檢測模塊電路中的霍爾電流檢測模塊的量程是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)劃分為檢測以及保護(hù)信號(hào)兩種，檢測信號(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傳感器美國的HBMT11F型式的傳感器，檢測的精準(zhǔn)度比較高，這是檢測電機(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的工作速度來測試，測試得到的精準(zhǔn)度結(jié)果為0.11級(jí)，完全達(dá)到了電池檢測系的條件，這種檢測系統(tǒng)已經(jīng)成為了此次檢驗(yàn)的首選。因此，我們選用該測量儀。技術(shù)指標(biāo)如下：轉(zhuǎn)速測量范圍:1～50000r/min(誤差±0.5%)功率測量范圍: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：測量電機(jī)的電流、電壓、速度、速度、扭矩、流量等參數(shù)情況，測量電機(jī)輸出數(shù)值