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动力电池模拟器动力电池模拟器的设计方案

更新时间:2020-05-03 

  本文重要是合于动力电池模仿器的合联先容,并着重对动力电池模仿器的计划举行了周详的论说。

  动力电池即为用具供给动力来历的电源,众指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车供给动力的蓄电池。其重要区别于用于汽车启发机起动的起动电池。 众采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池。2018年7月31日,新能源汽车邦度监测与动力蓄电池接管使用溯源归纳管束平台正在北京启动运转。

  汽车和摩托车行业。重要是为启发机的起动燃烧和车载电子修设的操纵供给电能;

  工业电力体系。用于输变电站、为动力机组供给合闸电流,为群众步骤供给备用电源以及通信用电源;

  电动汽车和电动自行车行业。代替汽油和柴油,行为电动汽车或电动自行车的行驶动力电源。

  锂铁电池是2000年后由美邦永备公司所推出来并获得获胜商场化的新型绿色高能化学电源,正在利用于需求的高能量高功率电源的电子修设和电动玩具方面,显示了很是卓异的职能。正在中等放电电流以上时,锂铁电池的放电时代可达碱锰电池的6倍控制;而与镍氢电池比拟,其放电电压平台,蓄积时代具有明显上风。

  因为镍镉电池(Ni-Cd)中的镉有毒,使废电池统治繁复,情况受到污染,以是它将渐渐被用储氢合金做成的镍氢充电电池(Ni-MH)所代替。从电池电量来讲,相通巨细的镍氢充电电池电量比镍镉电池高约1.5~2倍,且无镉的污染,现一经通俗地用于搬动通信、条记本算计机等种种小型便携式的电子修设。 镍氢电池是有氢离子和金属镍合成,电量贮备比镍镉电池众30%,比镍镉电池更轻,操纵寿命也更长,而且对情况无污染。 目前,更大容量的镍氢电池一经先河用于汽油/电动同化动力汽车上,使用镍氢电池可神速充放电进程,当汽车高速行驶时,发电机所发的电可蓄积正在车载的镍氢电池中,当车低速行驶时,通俗会比高速行驶形态破费大方的汽油,以是为了省俭汽油,此时可能使用车载的镍氢电池驱动电动机来取代内燃机事业,如此既保障了汽车寻常行驶,又省俭了大方的汽油。

  1 电池的荷电形态 由电池的荷电形态( SOC) 可能估算出电池的残剩可 用容量,以是可能凭据电池残剩容量占电池容量百分比对 其举行 外 示,把电池不行罗致能量这一形态界说为 100% ,把电池不行放出能量这一形态界说为 0% 。日常 电池 SOC 外达式如下[2-4]: SOC = SOC0 - ( ibatt /C) dt ( 1) 式中,SOC0 是动力锂离子电池的荷电形态的初始电荷,C 为动力锂离子电池的本质容量,ibatt 是电池负载的电流, SOC 是暂时的荷电形态。 1. 1 单体电池放电 锂离子电池正在差异温度、充放电倍率、轮回次数和电 池的老化水平下,放电电压弧线是差异的,为了简化钻研 电池的难易水平,本文抉择情况温度为参考温度,抉择的 电池为 18650 锂离子电池 2 900 mAh,放电倍率为 0. 4 C。 电池测试平台选用美尔诺 M9712 系列直流电子直流负

  载,它具有恒流、恒压、恒功率和恒阻操作形式,配合 PC 配套软件操纵,上位机软件可能扶植为电池放电效用,可 以扶植电池放电周期、电池和平电压和算计电池放电容量 等效用。 正在情况温度下,放电倍率为 0. 4 C 恒放逐电条款下, 单体电池电压与放电时代的相合弧线 所示。

  从图 1 中可能看出放电进程分为 3 个阶段,第一个阶 段为陡峰期,电池电压霎时从 4. 2 V 低落到 3. 8 V 控制, 紧接着进入平台期,正在此岁月电池电压有低落的趋向,正在 全部放电进程中占了快要 80% 以上的时代,当电池残剩 容量不到 10% 时,电池电压再次崭露陡峰期,电池放电时 间不到 5 min,电池电压低落到 2. 7 V,放电截止[5]。 1. 2 动力锂离子电池与开道电压之间的相合 正在情况温度下,对锂离子电池以 0. 4 C 恒放逐电试 验,算计出本质放出的容量,实践中把本质放出的电量分 成 10 等份,每一等份开释完就视为 SOC 低落了 10% ,每 当 SOC 低落了 10% 就静止肯定的时代,然后衡量电池的 电压,衡量的电池电压就视为电池的开道电压,如图 2 和 图 3 所示[6-7]。

  从图 2、图 3 中可能看出,每个阶段电池电流变为零 时,电池电压从容上升,总体趋向开道电压是低落的,从测试的实践数据中可能得出 OCV 与 SOC 之间的相合如外 1 所示。

  可能将电池温度蜕变率T 、电压 V、内阻 r、SOC 蜕变率  显露为电流的函数: ( T ,V,r, ) = f( I) ( 12) 每一个单体电池的形态初始值是差异的,向例事理上的电池模仿需求将电池模仿数目举行简便的乞降,如此的模仿是不精准的。每一个单体电池都有对应的温度信号、电压信号、电流信号等,由传感器举行信号采撷。通过每一个单体电池也要模仿出真正电池的运转特点,如此就会大大扩张全部模子的运转时代。为了简化模子的运转,模子中输入的电流为一个矩阵,矩阵的数目为 ( I1,I2 . . . In ) ,可能爆发对应的 n 个矩 ( T 1,V1,r1, 1 ) ,( T 2,V2,r2, 2 ) . . . ( T n,Vn,rn, n ) 。[( T 1,V1,r1, 1 ) ,( T 2,V2,r2, 2 ) . . . ( T n,Vn,rn, n ) ] = f( I1,I2 . . . In ) ,如斯,函数 f( ) 只需求运转一次。举行硬件正在环测试的电池模子必需具有众元电池才力。一个电池模仿器也许统治几十个单体电池,不过模子的数据需求对成千上万的单体电池举行模仿。这个模子需求有用地模仿众元化电池。操纵概率密度来对电池的参数举行仿真。它操纵一个差异的矩阵来天生电池的不服衡,电池模子用于硬件正在环对差异参数的单体电池验证。操纵两个广泛的概率漫衍: 正态漫衍和卡方漫衍。正态漫衍如图 8 所示,卡方漫衍如 图9所示,用于爆发单体电池电容和给定SOC开道电压的函数。正态漫衍的特点是均值和模范偏向。 酌量到电池特点的偏向,这时每个电池的电流、内 阻、初始 SOC 和 电 池 容 量 的 放 大 系 数 可 以 分 别 设 置 为:

  式中 num 显露电池的数目,这就将 电池的输入转化为矩阵输入,每一个输入 值都存正在眇小的不同。 电池等效模子席卷电压源模子、二阶 RC 模子,如图 10 所示,而图 11 是图 10 子模子。 统一类型的电池都存正在眇小的不同, 也许模仿几十个到上千个电池,操纵正态 漫衍和卡方漫衍参数不同化格式来模仿 数目宏大的电池,图 12 是模仿 40 节电池 的放电弧线。

  本文遴选了适当的电 池模子机合,正在差异放电倍率下辨识出了电池 的参数,通过提出的这些参数创立了数学模 型,最终通过 Simulink 仿真举行了验证。 操纵正态漫衍和卡方漫衍,提出了电池参 数的不同化,使用电池参数不同化对电池模仿 数目乞降,从而具有由单体电池到模仿众元化 的才力。

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