镍氢动力电容电池电源管理系统与荷电状态估算方法研究
在环境污染和能源短缺日益严重的情况下，新能源汽车受到广泛关注和推广。它的发展同时带动了二次清洁能源和相应管理系统的进步。镍氢动力电容电池作为一种新兴的二次清洁能源，具有安全性能高、充放电速率快、工作温度范围广等优点。因此研发一款基于镍氢动力电容电池的电源管理系统，实现电池的组配技术、电能管理技术、安全保障技术是非常必要的。 本文以镍氢动力电容电池电源管理系统及其荷电状态估算作为主要研究对象，展开研究工作。设计研制的镍氢动力电容电池电源管理系统集参数检测、状态估计、在线故障诊断、充放电控制、电池均衡等功能于一身:采用专用芯片LTC6803作为电压采集方案;利用能耗均衡电路进行单体均衡;使用霍尔电流传感器和数字定标的方法精确测量母线电流;将绝缘栅双极型晶体管作为充放电控制开关并用专门的驱动芯片M57962进行驱动;控制器局域网络通信和串行外设接口通信将单体、模块、总成等单元联系起来;软件编程设定系统保护机制与应急反应。 荷电状态估算的研究主要包括电池模型选择与建立、模型参数辨识与仿真以及卡尔曼滤波估计:首先通过对比分析确定电池模型，利用Matlab中的Simscape模块建立仿真系统;其次，利用电压迟滞特性和曲线拟合进行参数离线辨识并建立数据库，使用含有遗忘因子的递推最小二乘法进行参数在线辨识，为SOC估算提供方便;最后结合安时积分法、开路电压法和卡尔曼滤波算法对电池荷电状态进行估算。 经实验验证，本文设计的基于镍氢动力电容龟池的电源管理系统运行正常，可实时准确地获取并直观显示电池电压、电流、温度等参数，且具有充放电控制和异常报警功能。通过实验分析和仿真对比，含有遗忘因子的递推最小二乘法在模型参数在线辨识方面具有较高的辨识精度;融合了安时积分法和开路电压法的卡尔曼滤波算法对镍氢动力电容电池荷电状态的估算准确而有效。
镍氢动力电容电池;电源管理系统;荷电状态;性能估算;运行效果
山东科技大学
硕士
测试计量技术及仪器
肖林京
2015
中文
TM910.3
75
2016-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）