基于回跳电压的蓄电池剩余容量在线估算法-论文

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1、基于回跳电压的蓄电池剩余容量在线估算法陈伦琼-，李蓓z，张笛2(1．常州工学院，江苏常州213000；2．湖南工业大学，湖南株洲412100)摘要：以单体动力电池为研究对象，为解决动力电池动态剩余容量(soc)在线估算的难题，提出了一种新的动力电池剩余容量在线估算方法。通过对铅酸蓄电池离线后所产生的回跳电压进行研究。在考虑了放电率、放电深度、环境温度等因素的情况下。建立了回跳电压与电池剩余容量的函数关系；采用89S51单片机完成实时检测与计算，实现了智能型蓄电池剩余容量在线检测。关键词：回跳电压；铅酸蓄电池；剩余容量；单片机中图分类号：TM912文献标识码：A文章编号：1002

2、—087X(2013)12-2179—03SOCestimationoflead--acidbatteryon··lineusingreboundvoltageCHENLun—qiong，LIBei，ZHANGDiChangzhouInstituteofTechnology,ChangzhouJiangsu213000,China；．2．HunanUniversityofTechnology,ZhuzhouHunan412100,China)Abstract：Basedonthesinglepowerbattery，inordertosolveS0Cestimationofle

3、ad-acidbatteryon-line，akindofnewestimationmethodwasproposed．Byanalyzingreboundvoltageofthelead-acidbatteryof-line。dischargerate，depthofdischargeandenvironmenttemperature，thefunctionrelationshipbetweenreboundvoltageandSOCwasestablished．Theintelligentreal-timedetectionapparatusbasedonMCU89S51f

4、orSOCestimationon-linewasintroduced．Keywords：reboundvoltage；lead-acidbatery：stateofcharge；MCU蓄电池的端电压在离线瞬间存在一个跳变，如图1中的电池的哪些特性，是否与电池的剩余容量、环境温度以及电池A点到B点所示。把电池放电到截止电压的点记为A点，切断老化程度、电池性能存在一定的联系?本课题组进行了相应的放电回路，电池的端电压将从A点跳变到B点。图1中的C实验与研究。点为电池脱离负载回路后经过一段时间的渐变，恢复到相对1回跳电压的理论分析稳定的电压值。将上述情况下电压达到B点的值称为回跳电

5、蓄电池的数学模型可以用一等效阻容电路表示，如图2压，记为U。在电池研究工作中，我们观察到回跳电压经常是所示_l_，其中R为等效欧姆电阻，R2、c为电化学极化和浓差极变化的，那么回跳电压的变化是否有一定规律，其表现代表了化所产生的等效阻容环节的参数，E为电池的反电动势，L，为电池端电压，，为工作电流。图2蓄电池等效数学模型f／min从图1的B点到C点的动态过程中，有：图1蓄电池放电后回跳电压的示意图R收稿日期：2013—04—12E()一【，()=，()×(。+—三一—孚)(1)基金项目：国家自然科学基金项目(51077047)z+吉作者简介：陈伦琼(1973_)．女，湖北省人．

6、硕士，讲师，主要研究方向为电源技术及自动控制。式中：Rl为回路中的欧姆电阻；R2为电化学极化和浓差极化电21792013．12VOJ．37N0．12技‘阻；C为电化学极化和浓差极化电容。函数的影响，取部分实验数据，绘出图3所示的函数关系曲将式(1)进行拉式反变换后得到：线，并用最小二乘拟合该函数关系如下：SOC2=(O．0052Ut一0．1887U，+2．3034一9．394)xl0(5)e(t)一14(t)=i(t)XRl+i(t)×R2X(1一eT2)(2)计算出罔3中拟合曲线(data2)与实际值(data1)之间的式中：R2~C，为极化时间常数。变化后得到电池两端的端最

7、大误差为3．4186％。电压：u(t)=e(t)一i(t)X(R1+R2)+“2(f)“(f)=e(t)一“1(f)+“2(f)u。(f)是由于回路中的各种电阻(包括欧姆电阻和极化电阻)产生的，在电流函数的(f)：J，‘0作用下，当t=0l0，t≥0时，LI1(f)=0，也就是图1中的AB段；而u2(O~为恢复电压，则有：f(f)=(t)XR，e(3)在f=0后呈现一个指数衰减的特性，由于电流产生的是负跳变，相当于输入信号为负，因此电池端电压呈现一个缓慢回归的态势，即图1中的BC段。根据式(