题目：电动汽车锂离子动力电池管理技术的研究

电动汽车具有高效节能、有利于环保等突出优点，发展电动汽车是目前解决世界石油资源危机和环境污染问题的一个重要途径。动力电池组是电动汽车的重要组成部分，锂离子动力电池具有较高的比能量和比功率，非常适合应用于电动汽车。深入研究锂离子动力电池管理技术，对于提高电动汽车性能、保证锂离子动力电池组安全运行和延长动力电池使用寿命等方面具有重要意义。电动汽车动力电池工作时电流变化迅速、变化范围大且伴随有充放电转换，而且由于工作温度以及电池老化程度的影响，对电池模型的动态特性及适应性、电池荷电状态(SOC)的估计算法提出了更高的要求。研究动态响应精度高、适应性强的电池模型以及高精度的SOC估算方法是电动汽车电池管理技术需重点解决的关键技术。对动力电池动态特性的分析是建立电池动态特性模型和进行电池荷电状态估计的基础。本文从对锂离子动力电池进行脉冲充放电的实验研究出发，总结其在脉冲充放电过程中工作电压的变化规律，发现电池的极化电压是影响其工作电压变化过程的重要因素。本文对极化电压的变化规律进行了分析，并给出了其在充放电电流发生变化及转换过程中的变化规律。电池的荷电状态、工作温度以及老化程度对电池的动态特性有很大影响，本文对这些因素对电池动态特性的影响作了分析。电池的数学模型是研究电池荷电状态估计算法的基础。本文在对锂离子动力电池动态特性进行分析的基础上，应用现代控制理论建立了描述锂离子动力电池动态特性的状态空间模型。考虑到电池极化电压对电池动态特性的影响，将极化电压添加到电池动态系统的状态变量中，与电池的荷电状态一起作为电池动态系统的状态变量。在此基础上，研究了应用卡尔曼最优滤波估计理论对电池荷电状态进行估计的算法，给出了对所建立的非线性电池模型进行线性化的方法以及对电池荷电状态进行估计的递推算法。仿真分析表明，该算法能够有效抑制初始估计误差和累积误差对电池荷电状态估计的影响。设计了一套基于双CAN总线的分布式电池管理系统。该电池管理系统由主控模块和若干采样模块组成，实现了对锂离子动力电池组荷电状态的估计、电池组安全管理以及与整车进行CAN通讯等功能。主控模块以高性能16位数字信号处理器为核心处理芯片，扩展了另外的CAN总线控制器等外围器件；各采样模块负责对电池状态信息的采样；主控模块与各采样模块之间使用CAN通讯交互信息。设计的电池管理系统安装方便、便于调试，已经成功应用在一款纯电动轿车中，并且参加了整车的实车道路行驶试验、续驶里程试验以及电动汽车的示范运行等试验，在试验过程中电池管理系统工作稳定可靠。