题目：混合动力电动车镍氢动力电池管理技术研究

混合动力电动车镍氢动力电池管理技术研究摘 要混合动力电动车节能、环保，具有良好的发展前景。镍氢动力电池组作为辅助能量源，是混合动力电动车驱动系统的重要组成部分。在混合动力电动车中，动力电池组充放电转换频繁、电流大，对电池模型的动态特性、电池荷电状态(SOC)估算精度、电池管理系统的性能提出了更高的要求，深入研究电池管理技术对于提高混合动力电动车的性能，保证镍氢动力电池的安全运行、延长电池使用寿命具有重要的理论意义和工程应用价值。论文针对镍氢动力电池，从电化学角度分析了镍氢动力电池内部的电化学反应和带电粒子的扩散过程，研究了电池端电压的建立过程及其在充放电过程中的变化规律。在电池荷电状态的基础上，引入极化状态更好地描述了电池的动态特性。研究了电荷积累效应对电池端电压的影响，对状态空间模型进行了修正，增加了电荷累积修正项，构建了“电荷累积极化模型”。使用Matlab软件对模型进行了仿真分析，并设计了恒流充电，恒流放电，脉冲充/放电，变电流充/放电实验，根据实验结果估计电池状态空间模型的参数。在所建立的状态空间模型的基础上，根据Kalman最优滤波理论，设计了电池荷电状态Kalman最优滤波递推算法，该算法有利于提高SOC估算精度。论文还对几种电池模型的滤波效果进行了对比分析。基于所建立的电池状态空间模型和SOC的算法，针对混合动力电动车的要求，研制了一套“集中控制方式”的电池管理系统，能实现动力电池组状态检测、SOC估算、CAN通讯、故障诊断、电池组安全管理、电池组热管理等功能。该系统体积小、重量轻、功能强、成本低，适合应用在混合动力电动轿车中。电池管理系统硬件电路分为主控制模块和电池信息采集模块两部分，主控制模块采用16位DSP为核心，扩展了必要的RAM、ROM、NVRAM等，采样模块主要由基于CPLD的逻辑控制电路和固态继电器阵列组成。针对混合动力轿车的需要，设计了电池管理系统的软件，包括采样模块、SCI通讯模块、CAN通讯模块、SOC估算模块、温度采集模块、电池数据处理模块、电池故障诊断模块等。设计了电池管理系统与PC机的人机接口。研究结果为镍氢动力电池在混合动力电动车中的应用提供了有效的技术途径。所研制的电池管理系统已经安装在一种混合动力电动车中，整车进行了模拟工况实验、道路实验等，累计行程已达两万多公里，实验结果表明，电池管理系统运行良好。本项技术的研究为我国混合动力电动车的研究开发及产业化生产奠定了一定的技术基础。