“开路电压法”电动汽车电池电量计算与行驶里程预测

摘要

传统汽车带来的能源危机和环境污染问题日益严重，纯电动汽车的研究越来越受到重视。其中，随着动力电池普遍使用，电池管理系统及其研究也伴随产生。对于电动车辆，电池组的剩余电量是电动汽车动力电池充放电以及行车过程中对车辆可续航里程判断的重要依据。SOC（state-of-charge,表示电池的所剩余电量状态，即剩余电量占电池总容量的百分比）是电动车辆运行过程中非常重要的参数。目前，测量和计算锂电池剩余电量普遍存在测量过程繁琐，准确性差，为了达到对锂离子电池组的SOC值较为准确的测量和锂电池剩余电量的准确计算的目的，主要完成了以下工作：首先对现有各种SOC估算算法进行研究，并分析了目前应用的各种电池组SOC估算方法的优缺点以及不同的电池应用场合对SOC实时在线估算的要求，在本工作中，提出一种全新的、简捷精准的算法-开路电压法，然后设计了电池管理系统的硬件电路，并在软件中实现了该算法的嵌入式应用。接下来对基于本算法的锂离子电池的OCV-SOC标准化曲线进行分析研究和修正，得出标准的曲线图，再利用实验测得的锂离子电池组外电压值，通过分析和计算对应该曲线得出最后的电池组的SOC值和剩余电量。最后对影响电动汽车可续航里程的各个因素进行分析总结，为电动汽车的可续航里程提供可靠的依据。另外，完成了电动汽车行驶参数测试软硬件实现及基于VC++对SOC监测与行驶里程预测软件。本工作通过大量学习和实验，实现了硬件和软件以及计算的良好结合，为纯电动汽车锂离子电池的剩余电量的确定和车辆的可续航里程提供了较为准确的依据，具有很强的操作性和实际应用意义。

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第一章 绪 论

1.1 电动汽车概述

1.2 电动汽车发展历程

1.3 电动汽车电池管理系统概述

1.4 电池管理系统(BMS)的主要功能

1.5 动力电池管理系统技术现状和表现部分问题

1.6 本章小结

第二章 纯电动汽车锂电池的荷电状态（SOC）算法

2.1 研究并计算电动汽车锂电池电量的必要性与难点

2.2 锂电池SOC计算国内外所采用的主要算法

2.3 开路电压法以及所要达到的标准

2.4 本章小结

第三章 电压采集电路设计与软件实现

3.1 实验板的设计方案

3.2 单片机的定义和分类

3.3 本研究采用的单片机及介绍

3.4 本次设计的基本电路图和实验板实物图

3.5 电压采集系统硬件总体框图

3.6 电压采集系统程序总体框图

3.7 电压采集结果

3.8 本章小结

第四章 电压对剩余电量曲线（OCV-SOC）的修正与计算

4.1 电池的主要技术参数

4.2 锂电池的电压对剩余电量特性曲线分析

4.3 锂电池电压对剩余电量一般性结论曲线

4.4 电压采集的平均值计算

4.5 电池组开路外电压的计算

4.6 本章小结

第五章 电动汽车行驶参数测试软硬件实现

5.1 电动汽车行驶参数测试性能试验台

5.2 转矩传感器的输出规律

5.3 电动机的转速特性

5.4 电动机的响应特性

5.5 电动机的电流特性

5.6 测试结论

5.7 本章小结

第六章 基于VC++对SOC监测与行驶里程预测软件设计

6.1 Visual C++软件介绍

6.2 串行通信概述

6.3 软件系统设计

6.4 本章小结

第七章 结 论

致谢

参考文献