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当今燃油汽车造成的环境污染问题日益严重,以及化石能源的日益枯竭,新能源汽车的研究开始受到了广泛的关注。动力锂离子电池作为新能源汽车的核心部件,但直接对其进行测试,存在充电时间长、效率低、成本高等问题。为此,必须设计出能够替代动力电池组的高精度模拟装置。首先,阐述了本课题的研究背景及意义,详细介绍了电池模拟器的研究现状。选取钴酸锂动力电池作为研究对象,为了建立准确的电池模型,针对其固有性能参数、开路电压(open circuit voltage,OCV)与荷电状态(state of charge,SOC)的映射关系、充放电工作特性以及二阶RC物理等效模型进行研究。根据SOC与电池欧姆内阻、OCV、极化内阻、极化电容之间的对应关系,并采用SOC作为OCV和二阶等效内阻的控制变量,建立起具有模拟电池动态特性的电池等效模型。利用Simulink软件其等效模型进行仿真,并与实验数据对比,验证了所建立的电池模拟器的准确性。其次,从电池的动态特性与所需模拟的相关参数出发,提出了电池模拟器硬件设计方案。本文主电路采用双向DC-DC拓扑结构,系统根据电池等效电路模型提供参考指令电压,来实现电池动态特性的模拟。通过引入电压外环来实现对系统的输出电压控制,使电路输出电压能够按照电池充电特性曲线进行变化。同时,对双向DC-DC拓扑工作原理进行分析,利用小信号模型法建立其等效数学模型,并根据系统特点利用频域法对其传递函数进行串联校正,使系统保持良好的动静态特性。控制策略的实现采用基于模型的软件设计方法,通过建立Simulink算法模型,实现控制算法与代码的统一,从而加快了系统的设计进程。最后,设计了基于LabVIEW的电池模拟器上位机数据采集系统,对开发的样机进行了充、放电测试,并与实际电池的测试结果进行比较。结果表明:本文所研究的电池模拟器系统所呈现的测试结果与实际结果具有良好的一致性,从而验证了本文所给出的实验方法、理论分析、仿真建模以及硬件设计等方面的正确性。