救援机车电池健康管理系统研究

发布时间：2020-08-09 08:14

【摘要】：随着电力机车的发展,电力机车给我们的生活带来很多便利。但当供电出现问题时,电力机车需要专门的救援车辆,而这些救援车辆的主要能源来自于动力电池。为了更好的利用电池电能,救援车需要电池健康管理系统来管理电池。本文救援机车电池健康管理系统的主要功能包括电池SOC(State of Charge)估计、电池SOH(State of Health)估计以及电池的动态监控。本文以丰日DTM-160-2型铅酸动力电池为研究对象,通过对电池进行试验获取电池的相关参数,并将这些参数用于电池健康管理系统的估计算法中。为了进一步提高系统估计算法的精度,本文以安时积分法为基础结合开路电压法衍生出新的SOC估计算法;在估计SOH时,本文以SOH定义为基础衍生出带温度校正的SOH估计算法。在硬件方面,本文采用了主流STM32芯片作为中央处理器,并基于STM32处理器搭建了中央处理器硬件平台。硬件电路设计方面包含了CAN通信电路、电源电路、AD采集电路等电路的设计。为了保证采集数据的实时性,本文借助分布式的思想设计了分布式采集数据的方案。在软件设计时,为了保证系统软件层面的可靠性,本文将电池健康管理系统模块化,并且按不同的模块进行程序的分析、设计和调试。
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U260.4
【图文】：

检测设备,电池,估计过程

作时容易受到外界环境的影响，例如温度、电流等因素。电池 SOC 以及估计电池的 SOH，需要针对要使用的电池进验数据来确定不同外在因素对电池 SOC 估计、电池 SOH 估因子用于估计算法中，补偿估计过程中造成的误差。提高C 和 SOH 的估计精度。响 SOC 估计的一个重要因素。当温度高时，电池的内部反放的多一些；当温度低的时候，电池内部反应比较缓慢，电温度对 SOC 估计精度会产生比较明显的影响。为了补偿温，需要通过试验来测定温度影响因子。另外为了校正 SOC 产生的误差，本文通过试验寻找电池端电压和 SOC 之间良估计过程中的误差。中采用的是轨道交通专用密封胶体蓄电池 DTM-160-2。该 2V，5 小时率容量为 160Ah，放电终止电压为 1.75V；电池2Ah，放电截止电压为 1.70V。试验过程中使用 BTS-M 蓄行数据采集。试验设备如图 3-1 所示。

曲线,放电过程,电压变化,电池

救援机车电池健康管理系统研究压充电到截止电流。定本温度下充电量。变温度重复充电并记录数据。分析及模型建立与电池端电压对应关系分析用的铅酸动力电池在满电状态下点到截止电压认为是一次完放电过程中放电曲线如图 3-2 所示。当电池放电到截止电压后的电池的电压会发生跳变。而且在急速跳变过后电池电压变稳。因此实验室数据表明电池在放电结束后，电池端电压趋

曲线,电压变化,电流,曲线

因此实验室数据表明电池在放电结束后，电池端电压趋于图 3-2 试验电池整体的放电过程中的电压变化验数据中，选取同一温度下，不同电流放电到同一放电深度下静置进行对比分析。电压曲线如图所示 3-3 所示。在图中可以发现当电期电压较低，在等待大约 12 采样点后铅酸动力电池的电压出现跳在后期近似维持平稳。而且在不同的电流放电到同一个放电深度时定后的电压基本相近误差维持在±0.02V 以内。因此，当电池在完，最终的电池端电压与放电时电流无关，与电池最终的剩余电量

【参考文献】