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毕业论文-电动车功率型电池模拟装置设计及典型工况SOC估计研究，共125页，
中文摘要
课题进行了电池模拟装置设计，混合动力功率型电池组典型工况研究以及电
池组 SOC（State Of Charge）偏移量实验研究。所设计的电池模拟装置能够对于
电池组实际工况进行模拟，并能够进行均衡的相关研究。在混合动力电池组典型
工况的研究中，发现了电池组充放电电流的统计规律，并利用傅里叶分析得到充
放电转换周期，并据此设计了一种功率型电池组典型的测试工况。最后，对于电
池组 SOC 偏移量进行了实验研究，提出一种可行的混合动力用 SOC 估计算法。
关键词：混合动力系统；电池组测试；电池均衡；电池模拟装置

ABSTRACT
In this subject, a battery simulator is designed, a research on typical condition of
battery pack used in hybrid buses is made, and an experiment to find the regulation of
the SOC (State Of Charge) offset is performed. The battery simulator designed in this
subject can simulate the practical contition of battery pack, and can do research on the
equivalence of batteries. The research on practical condition of battery pack used in
hybrid buses is done, which proposes a statistic regulation of charge/discharge (C/D)
and extracts the period time of C/D conversion by FFT (Fast Fourier Transformation)
analysis. Then a feasible battery test condition for laboratory use is proposed based on
the research. Moreover, experiment to find the regulation of the SOC offset is
performed by using the designed battery simulator and the proposed practical condition
of battery pack. Finally, a reasonable algorithm on SOC evaluation of hybrid battery
pack is proposed.
Key words：hybrid system; battery test; battery equivalence; battery simulator

目录
第 1 章
引言 .........1
1.1 电动汽车发展概述 .. 1
1.2 电动车用电池性能介绍 .... 1
1.2.1 电动车用电池的性能要求 ......... 1
1.2.2 混合动力车对于电池的要求 ..... 2
1.2.3 磷酸铁锂电池特性 . 3
1.2.4 电池组特性 ... 4
1.3 电池管理系统概述 .. 5
1.4 电池均衡概述 5
1.4.1 电池均衡的意义 .... 5
1.4.2 电池均衡的分类 ..... 6
1.4.3 各种典型的均衡电路 ....... 7
1.5 均衡过程中对于 SOC 的算法估计 ..... 9
1.6 混合动力车电池均衡 ...... 13
1.6.1 混合动力车的工作模式 13
1.6.2 混合动力用电池的均衡要求 .. 13
1.6.3 混合动力车电池测试用典型工况 .... 14
1.7 课题研究意义 ........ 15
1.8 课题重点与难点 ... 16
1.9 全文结构 ..... 16
第 2 章
电池模拟装置机械及电气设计 ......18
2.1 电池模拟装置设计要求 . 18
2.2 电池模拟装置机械设计 . 19
2.2.1 机械设计图纸 ...... 19
2.2.2 机械加工要求 ...... 20
2.2.2.1 各层功能说明 ...... 20
2.2.2.2 各侧面板功能说明 ........ 20
2.2.2.3 加工的其他要求 .. 21
2.2.2.4 参考装配顺序 ...... 21
2.2.2.5 重要尺寸要求 ...... 21
2.2.2.6 其他要求 ... 21
2.2.3 机箱面板设计 ...... 22
2.3 电池模拟装置电气设计 . 22
2.3.1 电池模拟装置整体电器连接 ... 22
2.3.2 电池模拟装置供电设计 23
2.3.3 电池组充/放电方案 ....... 24
2.3.4 电池组状态监测电路 .... 24
2.3.5 CAN 通信线布置与连接 25
2.4 电池模拟装置控制说明 . 25
2.4.1 开机供电 .... 25
2.4.2 主要功能开关 ...... 26
2.4.3 充电机调节 26
2.4.4 数字显示区 27
2.4.5 电池总开关 27
2.4.6 外接设备 CAN 通信口 .. 28
2.4.7 电池组单体电池均衡控制 ...... 31
2.5 电池模拟装置基本参数 .. 32
2.5.1 电池参数 ..... 32
2.5.2 均衡控制器参数 .. 32
2.5.3 其他重要参数 ...... 33
第 3 章
均衡控制器硬件设计 ....34
3.1 均衡控制器硬件设计要求 ....... 34
3.2 均衡控制器硬件设计 ..... 35
3.2.1 选用单片机简介 ... 35
3.2.2 电源模块设计 ...... 35
3.2.3 单体均衡控制器身份识别 ...... 36
3.2.4 电压采样电路 ...... 37
3.2.5 电流采样电路 ...... 37
3.2.6 温度采样电路 ...... 39
3.2.7 液晶显示模块 ...... 39
3.2.8 CAN 通信模块 ...... 40
3.2.9 PWM 充/放电控制设计.. 41
3.2.10 手动放电电路设计 ...... 42
3.2.11 印刷电路板设计 . 43
第 4 章
单体均衡控制器软件设计 44
4.1 均衡控制器软件设计要求 ....... 44
4.2 均衡控制器软件设计 ..... 44
4.2.1 电压采样处理 ...... 44
4.2.2 电流采样处理 ...... 45
4.2.3 温度采样处理 ...... 46
4.2.4 液晶模块显示编程 ........ 48
4.2.5 CAN 通信协议编写 ........ 48
4.2.6 PWM 充/放电控制 49
第 5 章
混合动力功率型电池典型工况研究 ..51
5.1 典型工况研究背景 ......... 51
5.2 燃料电池混合动力客车 . 51
5.2.1 基本参数 .... 51
5.2.2 工作模式 .... 52
5.2.3 电池组充放电条件 ........ 52
5.3 数据处理与作图 ... 53
5.3.1 数据处理方法说明 ........ 53
5.3.2 结果曲线 .... 54
5.4 电池组充/放电典型工况研究 .. 56
5.4.1 典型工况提取 ...... 56
5.4.2 典型工况充/放电电流研究 ..... 61
5.4.2.1 三峰图 ........ 61
5.4.2.2 FFT（Fast Fourier Transformation）分析 .. 63
5.4.3 典型工况充/放电功率研究 ...... 65
5.5 一种混合动力电池组测试用典型工况 ....... 66
5.5.1 工况组成 .... 66
5.5.2 实验前标定 66
5.5.3 怠速/停车工况 ..... 66
5.5.4 道路运行工况 ...... 67
5.5.5 基本测试循环 ...... 68
5.5.6 完整的测试循环 .. 69
第 6 章
混合动力电池实验研究 ..71
6.1 混合动力车常用 SOC 估计算法 ....... 71
6.2 电池模拟实验用 SOC 估计算法 ....... 72
6.2.1 电池模拟装置用 SOC 估计算法 ...... 72
6.2.2 电池模拟实验用 SOC 估计算法 ...... 72
6.3 实验用电池特性 ... 72
6.4 混合动力电池组 SOC 偏移量实验研究 ..... 73
6.4.1 实验方案 .... 73
6.4.2 实验原始数据记录 ........ 74
6.4.3 数据处理与分析 .. 74
6.4.4 实验结论 .... 79
6.5 电池模拟装置测试结果 . 80
第 7 章
总结与展望 ..81
7.1 论文主要工作总结 ......... 81
7.2 电池模拟装置应用展望 . 81
参考文献 ....83
插图索引 ....86
表格索引 ....89
致 谢 .......91
声 明 .......92
附录 A 外文资料的书面翻译 ........93
附录 B 实验原始数据记录 .........115