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混合动力汽车MH/Ni电池管理系统设计与研究

王江平  
【摘要】: 当前全世界的汽车工业都面临着石油资源短缺和环境污染的压力。为实施可持续发展战略,混合动力汽车已经成为了21世纪汽车工业的发展方向。国内外专家的共识是:汽车工业正在面临着一场新的革命,这场革命的重点就是混合动力汽车的推广和普及。 由于混合动力汽车的行驶工况十分复杂,对蓄电池的寿命影响很大,而蓄电池的使用寿命有限,因此,对混合动力汽车的动力电池组进行监管,使其工作状况在允许范围内,从而保证其使用性能,延长其使用寿命,是混合动力汽车发展过程中面临的一个难题。到目前为止,这一技术仍在研究发展中。 本文在分析混合动力汽车的现状及发展历程的基础上,选用镍氢电池作为汽车的动力电池。进而分析了镍氢电池的荷电状态的估算方法以及影响因素。基于快速充电理论,在实验的基础上分析研究了电池使用过程直接影响其荷电状态的电压、电流随时间变化情况;利用恒流充放电过程中效率随电流的变化情况,明确了镍氢电池使用过程中电流应该满足的条件,从而明确了电源管理系统的电流控制目标。 基于混合动力汽车电源管理系统的功能特点及使用要求,本文对电池检测、控制系统硬件部分进行了设计,包括电压转换电路、主控电路、数据检测、采集电路、均衡电路等。 在分析比较几类常见的镍氢电池模型的基础上,参照各类镍氢电池的荷电状态的估算方法选择PNGV模型进行分析,提出了卡尔曼滤波与安时计量法相结合荷电状态估算方法,并用折算库仑效率替代安时计量法中的库仑效率,解决了安时计量法不能得到荷电状态初值以及难于准确测量库仑效率的难题。最后利用实验对估算结果的准确性进行检验,达到了预期的目标。


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