動力電池模擬器的研究與設計.pdf

1、當今燃油汽車造成的環(huán)境污染問題日益嚴重，以及化石能源的日益枯竭，新能源汽車的研究開始受到了廣泛的關注。動力鋰離子電池作為新能源汽車的核心部件，但直接對其進行測試，存在充電時間長、效率低、成本高等問題。為此，必須設計出能夠替代動力電池組的高精度模擬裝置。
　　首先，闡述了本課題的研究背景及意義，詳細介紹了電池模擬器的研究現(xiàn)狀。選取鈷酸鋰動力電池作為研究對象，為了建立準確的電池模型，針對其固有性能參數(shù)、開路電壓（open circui

2、t voltage，OCV）與荷電狀態(tài)（state of charge，SOC）的映射關系、充放電工作特性以及二階RC物理等效模型進行研究。根據(jù)SOC與電池歐姆內阻、OCV、極化內阻、極化電容之間的對應關系，并采用SOC作為OCV和二階等效內阻的控制變量，建立起具有模擬電池動態(tài)特性的電池等效模型。利用Simulink軟件其等效模型進行仿真，并與實驗數(shù)據(jù)對比，驗證了所建立的電池模擬器的準確性。
　　其次，從電池的動態(tài)特性與所需模擬的

3、相關參數(shù)出發(fā)，提出了電池模擬器硬件設計方案。本文主電路采用雙向 DC-DC拓撲結構，系統(tǒng)根據(jù)電池等效電路模型提供參考指令電壓，來實現(xiàn)電池動態(tài)特性的模擬。通過引入電壓外環(huán)來實現(xiàn)對系統(tǒng)的輸出電壓控制，使電路輸出電壓能夠按照電池充電特性曲線進行變化。同時，對雙向 DC-DC拓撲工作原理進行分析，利用小信號模型法建立其等效數(shù)學模型，并根據(jù)系統(tǒng)特點利用頻域法對其傳遞函數(shù)進行串聯(lián)校正，使系統(tǒng)保持良好的動靜態(tài)特性。控制策略的實現(xiàn)采用基于模型的軟件設計