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基于SOC估计算法的电动汽车充电器设计

余熠

   随着石油能源的日益枯竭、环境污染越来越严重。传统能源汽车被新能源汽车逐渐取代将成为必然趋势。国内外都投入了大量的人力与物力从事新能源汽车的研制,目前电动汽车的整车技术研发已获成功,不过,电动汽车还是处于试运行阶段,距离大范围的使用还需要一定的时间。迟迟没能实现产业化推广,主要是受制于电动续航里程短、充电频繁且充电时间长、动力电池的易耗高价等瓶颈问题。 控制充电器依据电池特性曲线对电池进行充电,这是实现动力电池快速充电的理想途径。目前,基于电池组端电压的充电方式是动力电池充电器的常用方法,它的优点是控制简单、易于实现,但这种充电方法跟随电池特性曲线的性能不理想,并且会导致电池组中部分单体电池严重过充,从而降低了电池的使用寿命。 针对以上问题,以磷酸铁锂电池为充电对象,提出依据电池SOC(State Of Charge,电池荷电状态)估计值进行四段式充电的充电策略,改善充电器跟随电池特性曲线的性能,同时采用电能回馈式均衡方法实现各单体电池间的均衡充电,避免了单体电池过充现象,在确保电池充电寿命的前提下,实现对动力电池的快速与均衡充电。 介绍了电动汽车发展概况及其关键技术,阐述了电动汽车充电技术的基本原理。利用移相全桥ZVS(零电压开关)变换器电路设计出充电器的主电路,研究了移相PWM控制模式,将结果进行了分析与Matlab仿真验证,并提出有效的均衡充电设计方案。以TMS320LF2407芯片为核心设计出整个系统的控制电路。分析了SOC的非线性特点和影响电池SOC估计的相关因素,从估算的实时性与精度等角度,对现有SOC估算方法进行比较,采用安时计量法结合卡尔曼滤波法实现SOC估算,并进行了SOC估计算法的设计。在此基础上,对依据SOC估计值实现四段式充电曲线和均衡充电的控制策略进行了深入研究,采用PID算法对充电器输出电流和输出电压进行调节,同时对系统软件进行了设计。最后,搭建出整机实验平台,对设计结果进行了实际验证。……   
[关键词]:SOC;安时法;卡尔曼滤波;移相PWM;均衡充电
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:安徽工程大学2010年
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