列車動力電池管理系統(tǒng)的研究.pdf

1、在交通領(lǐng)域，鑒于交通擁堵、環(huán)境污染和能源短缺等問題變得越來越嚴重，新能源車輛已然成為未來發(fā)展的趨勢。混合動力列車是一種重要的新能源軌道車，其采用接觸網(wǎng)和車載能源系統(tǒng)共同供電。同時，其具有無排放，利用回饋制動大大提高能源利用率，且列車接觸網(wǎng)只需要架設(shè)在站臺處，節(jié)約了建造成本且不影響環(huán)境美觀的特點。動力電池作為混合動力列車車載能源系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且是混合動力列車研究中出問題最多的部件。
　　本文基于一種混合動力列車的應(yīng)

2、用背景，研究了其主要動力源部件（動力電池組）的管理系統(tǒng)。測試并分析了電池主要參數(shù)的相互關(guān)系，針對鋰電池模型及其SOC在線估計算法進行了深入的研究;在理論研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計和實現(xiàn)了的動力電池試驗平臺，并用LabVIEW編寫了和硬件配套的上位機軟件。
　　首先，列舉了三種主流的動力電池，綜合分析得出鋰離子電池具有顯著的優(yōu)勢，適合作為混合動力列車的動力電池部件。分析了鋰離子電池的具體工作原理和主要性能指標。并選定一款40Ah磷酸鐵鋰電池

3、實體進行實驗測試，測試了電池的電壓、容量和充放電倍率等關(guān)鍵參數(shù)以及三個關(guān)鍵參數(shù)的關(guān)系，為建立電池模型奠定基礎(chǔ)。
　　然后，結(jié)合被測電池的特性，分析影響鋰電池建模的因素，并根據(jù)各因素的影響修改了SOC的計算公式。基于實體電池的特性參數(shù)，在分析現(xiàn)有的電池模型基礎(chǔ)上建立二階RC等效電路模型，用實驗方法辨識了電池模型的參數(shù)，為估算電池SOC奠定了基礎(chǔ)。利用辨識好的二階RC等效電路模型，結(jié)合開路電壓法和自適應(yīng)卡爾曼濾波法對SOC進行估算，在

4、MATLAB/simulink環(huán)境下搭建模型進行仿真實驗，實驗結(jié)果表明自適應(yīng)卡爾曼濾波法能達到估算SOC的要求，且估算精度高于普通卡爾曼濾波法。
　　在理論研究的基礎(chǔ)上設(shè)計和實現(xiàn)了動力電池試驗平臺。利用大功率程控電源和可編程直流電子負載、數(shù)據(jù)采集器、信號變送模塊和傳感器，以及采用RS-485總線進行數(shù)據(jù)通信組成整個平臺的硬件系統(tǒng)。并基于LabVIEW編寫了和硬件配套的上位機軟件。最后，結(jié)合軟、硬件對磷酸鐵鋰電池進行試驗驗證，結(jié)果表