题目：混合动力电动车锂离子动力电池SOC估算算法及应用研究

混合动力电动车（HEV）节能、环保，具有良好的发展前景。锂离子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，整车控制单元需要实时地根据电池组荷电状态（SOC）确定电池和动力系统的工作方式，因此对电池SOC估算精度提出了更高的要求。深入研究电池SOC估算算法并将其运用到实际，对于提高混合动力电动车的性能，保证锂离子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。论文针对锂离子动力电池，建立了一种新型的电池组SOC模型，并进行了实用化研究。论文首先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，定义了电池的动态和稳态两种工作状态。对于电池稳态阶段，引入Map图构建了电池稳态特性模型，根据倍率充放电等各项实验的结果，得到Map模型的输入（电流、电压）输出（电池组SOC）关系。电池稳态特性Map模型用于预估电池稳态时的SOC。对于电池动态阶段，对其过程电压滞后特性进行了分析和研究，构建了动态电池电压滞后补偿模型。该模型引入初始滞后电压差和衰减函数，将动态电池的滞后电压差转化为准稳态电压，以对动态阶段电池进行基于稳态特性Map模型的SOC估算。考虑到系统温度对电池性能的影响，引入温度补偿系数，对模型进行修正和补偿，得到一种基于电池稳态特性和动态特性的SOC估算算法。使用Matlab软件对模型和算法进行了仿真分析，并对各项仿真结果进行对比。从算法实用性角度出发，对Map存储数据冗余解决方案和数据查询算法进行了探讨。基于所提出的SOC估算算法，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。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，根据SOC估算算法的需要，扩展了RAM、ROM、NVRAM等，电池信息采集模块中电池组单体电压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，设计了基于多任务实时操作系统μC/OS-II的电池管理系统的软件，包括通讯模块（SCI、CAN）、电池数据采集和处理模块、电池故障诊断模块以及基于电池稳态特性Map模型的的SOC估算模块等软件。设计了电池管理系统与PC机的人机接口。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，整车进行了性能测试、模拟工况等实验，实验结果表明，电池管理系统运行良好，SOC估算误差小于±4%，表明所设计的系统及上述基于电池稳态特性Map模型的SOC估算算法，具有良好的适应性。