基于SOC估计算法的电动汽车充电器设计
Design of Battery Charger for Electric Vehicle Based on SOC Estimation Algorithm
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.
- 作者：
- 余熠
- 学位授予单位：
- 安徽工程大学
- 专业名称：
- 检测技术与自动化装置
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 江明
- 中图分类号：
- U469.72
- 关键词：
- SOC；安时法；卡尔曼滤波；移相PWM；均衡充电
- SOC；Ah Alogorithm；Kalman Filter Alogorithm；Phase-shift PWM；Balanced-Charge