串联混合动力牵引车蓄电池SOC的监测

与 ! " #$ 带式输送机相联接的带式输送机特性 参数见表 %，其中的停机时间可通过试验得到。 表 ! 带式输送机特性参数表 胶 带 级 数 胶带 代号 有载 带长 !" # & 带速 $" ’ （&·( " %） 物料 流量 %" ’ （)·&） 停机 时间 &" ’ ( 带载 启动 能力 ’(" ’ ) 分流 系数 !"，) * ! " +$ %#+, -.. # -/%0 1 -%/+1 +# -+/ #1/ -2+ % 0 ! " #$ %* -*0 + -/* 1 -+,+/ / -%0 2 -+1 % , ! " ,! ++ -% + -/* 1 -%+%, . -2. , -+. 1 -0 , ! " ,3 ++ -% + -/* 1 -%+%, . -2. , -+. 1 -0 注：表中级数指从 !—24向上算起级数。 " #$ 带载启动情况计算 根据表 % 中数据利用前面 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 对 ! " #$、!,!、 ! " ,3 带式输送机停机后积料情况进行计算，计算 结果见表 +。从表 + 中可以看出 ! " #$ 带式输送机 ’(" 5 2 -+1 6 . -+., . 5 ’" 7 !"%"，故其跳停后不能带 载启动。 表 $ 计算结果表 级数 代号 到下级 物料 ’" ’ ) 多积物料 ’" # ) 停机前 物料 !"%" # ) 总积料 ’" 7 !"%" # ) 带载能力 ’(" # ) 0 ! " #$ + -/+.2 0 -+0+# , -1,+* . -+.,. 2 -+1 , ! " ,! % -*..* " 1 -+/,2 + -*/+. + -#./+ , -+. , ! " ,3 % -*..* " 1 -+/,2 + -*/+. + -#./+ , -+. " #% 延时后带载启动情况验算 现对 ! " #$带式输送机设置停机延时时间 &(" 5 , (，利用前面公式计算 ! " #$、!,!、! " ,3 带式 输送机积料情况，计算结果列于表 #。从表 # 中可 以看出各条带式输送机均满足 ’("! ’" 7 !"%"，即各 条带式输送机跳停后可再次带载启动。 表 % 延时后计算结果 级数 代号 到下级 物料 ’8 ’ ) 多积物料 ’" # ) 停机前 物料 !"%" # ) 总积料 ’" 7 !"%" # ) 带载能力 ’(" # ) 0 ! " #$ 0 -*2#0 + -,1/0 , -1,+* * -,0%% 2 -+1 , ! " ,! % -*..* % -%#2+ + -*/+. # -/+1% , -+. , ! " ,3 % -*..* % -%#2+ + -*/+. # -/+1% , -+. & 结论 设置延时的方法事实上是挖掘了设置延时带式 输送机下一级带式输送机的带载启动能力，均衡上 下级带式输送机之间的启动负载。通过对串、并联 系统中的某些带式输送机设置延时，解决带载启动 的方法简单可行，调节方便灵活。 作者地址：上海市宝山区盛石路 #01 号华能上海石洞口第二 电厂 邮 编：+11.,+ 串联混合动力牵引车蓄电池 ’()的监测 军事交通学院 郭 新 朱诗顺 朱新杰 摘 要：文中提出了基于安时法计算混合动力电动牵引车蓄电池已用电量，在求出当前蓄电池荷电状态的 基础上，利用根据能量守恒模型计算出的蓄电池 9:!进行荷电状态校正，采用 /1!%.*;!加上相应的感应器来实 现。实验表明，该方法测出的蓄电池荷电状态比较准确，有较高的精度。 关键词：蓄电池；混合动力牵引车；荷电状态；监测 *+,-./0-：<=> ?(>@ >A>B)CDB BEFEBD)G E8@ B?CC>8) ()E)> HI B=ECJ> HI =GKCD@ >A>B)CDB )CEB)HC KE))>CG EC> BEAB?AE)>@ LD)= 4&F>C> " =H?C &>)=H@ M 48 >8>CJG BH8N>C(E)DH8 &H@>A D( ?(>@ )H BHCC>B) )=> BEAB?AE)>@ ()E)> HI B=ECJ>，L=DB= D( C>EADO>@ KG BH&KD8>@ /1!%.*;! E8@ (>8(HC( M <>()( (=HL )=E) )=> &>E(?C>@ ()E)> HI B=ECJ> KG )=D( &>)=H@ D( C>AE)DN>AG EBB?CE)> M 12345.6,：EBD@ " A>E@ KE))>CG ；=GKCD@ >A>B)CDB )CEB)HC；()E)> HI B=ECJ>；&H8D)HCD8J 在混合动力电动车驱动系统中，蓄电池作为主 要动力源之一，起着功率平衡的作用。铅酸蓄电池 因具有电动势高、大电流放电、使用温度范围宽、 性能稳定、工作可靠、价格低廉、原材料来源丰富 —/%— 《起重运输机械》 +11*（.） 等优点，得到了广泛的应用。但是由于自身的化学 特性，铅酸蓄电池的放电深度不能超过 !"#，即 $%&低于 ’"#，否则将明显降低蓄电池的使用寿 命。因此，必须对铅酸蓄电池的荷电状态进行监测。 国内外对铅酸蓄电池荷电状态已有很多研究， 采用的方法主要有电解液密度法、静态开路电压法、 安时法、电压恢复时间法等。因为蓄电池荷电状态 受很多因素的影响，如放电电流、电解液温度、电 解液浓度、电池循环使用次数、电池内阻等，所以 上述方法有的只适于静态测试，有的计算过于复杂、 实现困难。对于混合动力牵引车用蓄电池来说，需 要一种适于动态测试且实现较为容易的荷电状态监 测方法。 本文所研究的 $"’—’" 串联混合动力牵引车采 用铅酸蓄电池，额定电压 !" (，额定容量 ’)" *+， 由 )" 个单体电池组成。通过对蓄电池进行大量试 验，采用基于开路电压预测初始荷电状态和电量， 基于 ,-./-01 2安时法并考虑电解液温度和蓄电池老 化等因素计算已用电量。实验表明，该方法适合于 电池的动态测试，具有较高精度，较容易实现。 ! 铅酸蓄电池电动势或开路电压与荷电状态 的关系 铅酸蓄电池开路电压是电解液硫酸浓度的函数 !%& 3 4 5!6 7 " 5849（!: 2!;） !%&———蓄电池的开路电压，( !:———在电池电解液温度下，电解液的密度， < = >?@ !;———在电池电解液温度下，水的密度， < = >?@ 由蓄电池开路电压可估计蓄电池的荷电状态 "& 3 4 544)!%& 2 4@ 54 " 蓄电池荷电状态预测 通常用电池的 $%& 描述蓄电池的剩余容量，定 义为剩余容量与总容量的百分比 "& 3 （#? 2 # -） = #? 式中 #?———蓄电池的最大容量 # -———蓄电池已用电量 通常把在一定温度下电池充电到不能再吸收能 量的 "& 定义为 4""#，而将电池再不能放出能量定 义为 "。显然，计算荷电状态只需知道蓄电池的最 大容量和已用电量，然而由于每次开始使用蓄电池 时，都不能保证其初始荷电状态为 4""#。 因此首先应由所测蓄电池的开路电压预测其初 始荷电状态，即 "&" 3 （4 544)!%&" 2 4@ 54） A 4""# 式中 "&"———初始荷电状态 !%&"———静态开路电压 其初始电量 #" 3 "&" #? 蓄电池在带负载放电状态下，不能用此式计算 荷电状态，因为这时其开路电压无法直接测量，要 用安时法计算已用电量 #- 3! $ " %（ &）B & 则剩余容量 # C 3 #" 2 #- 蓄电池的容量与放电强度有关 ’($ 3 ) 式中 ’——— 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 放电电流 $———放电时间 (， )———常数 为了提供准确、直观的剩余容量和荷电状态， 对 #"、 #- 和 #4 按照统一标准，即牵引用蓄电池标 准规定的放电电流 #6 进行计算。 #"4、 #-4和 #4 分 别代表按照放电电流为 #6 标准计算所得的初始容 量、已用电量和剩余电量，则 #-4 3! $ "" %（ &）B（ &） 式中 "———加权系数 " 3 #’ * #% 3 （ % * ’） ( 2 4 ( 3 C< $’ 2 C< $4 C< ’4 2 C< ’’ #’———在初始状态相同的情况下，以标准电 流 ’（ ’ 3 #6）放出的电量 #%———在初始状态相同的情况下，以不同电 流 % 放出的电量 在蓄电池工作过程中，温度对其荷电状态的影 响很大，因此必须考虑温度因素，即 # 1 3 #@"D［4 7 " 5""E（ $ 2 @"）］ 则剩余电量和荷电状态分别为 #!3 #%F［4 7 " 5""E（ $ 2 @"）］ 2! $ "" %（ &）B & —84—《起重运输机械》 ’""E（8） !! " "! # "$ 式中 "!———开路电压和安时法求出的剩余电量 !!———开路电压和安时法求出的荷电状态 ! 对根据能量守恒模型计算出的蓄电池 "#$ 进行荷电状态校正 蓄电池与牵引电机的工作原理如图 ! 所示， # 为蓄电池的端电压， $ 为电流， % 为蓄电池的电动 势， & 为蓄电池的内阻，’ 为蓄电池所固有的初始 总能量，( 为蓄电池的额定容量， %% 为蓄电池的初 始电动势。 图 ! 蓄电池与电机的工作原理 蓄电池输入电机的功率 ) " $* 蓄电池端电压 * " % & &$ 由以上 ’ 式得 $ " （% & %’ & (! &)） +（’&） 蓄电池的总能量 ’ " (% 所以，蓄电池的 !," 为 !’ "（’ -" . % %$) .）+ ’ 以 !’ 修正 !!，得到修正后的 !," " （ !! * !’） + ’ % 硬件电路设计 为实现蓄电池荷电状态的监测，使用 +,-./ 公司 的 0%1!2341单片机作为核心器件，其内部有 ’53 字 节 678 和 ( 9 字节的 :;6<8，所以不必外扩存储 器，电路简单，见图 ’。采集到的蓄电池端电 压和放电电流分别加在单片机内部 7 # = 转换器的 ’ 只引脚 71>( 和 71>5 上；蓄电池电解液温度经热 电偶 1?5% 检测并经过隔离处理后加在 71>3 和 71>@ 上，使用 ’ 个温度传感器，取两者的平均值作 为蓄电池的温度。通过 0%1!2341的 ;A 口和 ;( 口扩 展了 3 位 0 段 B:=，实时显示蓄电池的荷电状态， 并可设定为召唤显示或巡回显示蓄电池的剩余电量、 端电压、放电电流和电解液温度。该仪器还具有荷 电状态低于 ’%C进行声光报警的功能。 图 ’ 蓄电池荷电状态显示电路图 & 结论 本文采用的蓄电池荷电状态监测方法考虑因素 较为全面；硬件电路集成度高，耗电低，软件算法 容易，实现简单。经过在混合动力牵引车上实验测 试，它能较准确地显示车载蓄电池的荷电状态。但 是由于蓄电池的自身特性比较复杂，影响其荷电状 态的因素很多，更准确地监测其 D<1 值需要进一步 的研究。 参 考 文 献 ! EF G?HI?I,J K 7 ,.L MI--.NO P-I-. HQ RSINJ. /,)FRI-HN QHN ./.R-NFR T.SFR/.K +,：;NHR K HQ -S. !A-S +,-.N,I-FH,I/ :/.R-NFR U.SFR/. DO$V WHPF?$ K XH9OH，!223 ’ YI. & D.?,J 4HH，D?, & DHH, ;IN9K =.T./HW$.,- HQ D<1 .P-F$IV -FH, /HJFR ?PF,J -S. P-.I)O P-I-. =1 & +6 QHN D>:UK +,：;NHR Z HQ -S. !0-S +,-.N,I-FH,I/ :!.R-NFR U.SFR/. DO$WHPF?$K [.N/F,，’%%! A 陈清泉，孙逢春 K 混合电动车辆基础 K 北京：北京理工 大学，’%%! ( 朱松然 K 蓄电池手册 K 天津：天津大学出版社，!220 作 者：郭 新 地 址：天津军事交通学院装运机械系 邮 编：A%%!3! —%’— 《起重运输机械》 ’%%3（2）