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锂电池由于其无污染,高能量密度等优势,现已大量应用于消费类电子产品之中。锂电池管理系统中最核心的部分是电池的荷电状态(SOC,State of Charge)估测。对于荷电状态的正确预测,可以有效的为电池管理系统提供操作信息。本项目系统为测量西安某所导弹弹载电池所制,电池长期仓储,一次使用,所以需要定期对其性能进行测量,保证电池的性能稳定,可随时投入使用。 本文首先阐述了课题的来源以及研究意义,并对锂电池SOC预测的概念及国内外发展状况进行了阐述。以锂离子电池及锂金属电池为研究对象,对分别对其工作原理做了分析,在这个基础上,研究了锂电池的电池自放电情况、充放电倍率以及环境温度等对于锂电池荷电状态的估测所产生的影响。由于本文所需测量电池为导弹弹载电池,属于锂金属电池的一种,是一次电池,所以与二次电池不同的是测量需要一次完成,不可进行多次放电实验,需为无损检测。所以,根据电池的工作状态电流、电压、交流内阻、温度等为依据,采用开路电压与交流内阻结合的方法,通过多项式拟合方法构建锂电池SOC预测曲线。当进行预测时,利用所取得相关参数带入拟合所得公式,推算出此时刻电池SOC。 由于电池交流内阻数值上仅为mⅤ级别,所以需要设计一套锂电池内阻测量系统来进行内阻信号的提取。基于相关性检测原理,提出以锁相放大器为核心的微弱信号提取系统,把淹没于强干扰噪声之下的微弱信号提取出来。此微弱信号为信号发生器产生的注入电流在锂电池上产生的电压信号,其内部包含电池内阻信息。 为了验证预测方法的可行性,本文最后对锂电池进行了放电实验,在规定放电电流与温度下监测电池的交流内阻与开路电压,并根据多项式拟合原则绘制预测曲线。通过实验得出结论,该方法能够有效实现对于一次锂电池的无损电量预测,且测试结果较为可靠,可以达到95%以上的预测精度。