隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人均汽車持有量與日俱增,能源消耗與環(huán)境污染問題日益凸顯。為應(yīng)對傳統(tǒng)汽車所帶來的能源短缺和環(huán)境污染問題,新能源汽車應(yīng)運(yùn)而生。但新能源汽車在技術(shù)上還不夠成熟,作為電動(dòng)汽車關(guān)鍵部件的動(dòng)力電池及其管理技術(shù)已成為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。動(dòng)力電池組作為電動(dòng)汽車的主要能量源,其性能及健康狀況直接影響到車輛的整車性能和運(yùn)行安全,因此對動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控和充放電管理就尤為重要。在2016年遼寧省自然科學(xué)基金“基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新能源汽車能量優(yōu)化與安全控制關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目的支持下,對電動(dòng)汽車動(dòng)力電池管理技術(shù)展開了研究。本文通過查閱大量國內(nèi)外動(dòng)力電池管理技術(shù)文獻(xiàn),學(xué)習(xí)研究了電池的機(jī)理和特性,并對電池管理系統(tǒng)涉及的主要技術(shù)進(jìn)行了分析。其中動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOC的估算一直是電池管理中的難題,其估算的準(zhǔn)確性影響著電池的使用及其充放電管理。為此就電池SOC估算方法展開深入研究,將開路電壓法與安時(shí)積分法相結(jié)合,同時(shí)考慮溫度、充放電效率等因素的影響,對安時(shí)積分法進(jìn)行修正,并通過搭建仿真模型對該SOC估算方法進(jìn)行仿真。然后提出了電池管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,在硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)上采用主從式結(jié)構(gòu),主控板電路以飛思卡爾MC9S12XEQ512MAL微控制器為核心,設(shè)計(jì)了最小系統(tǒng)電路、電源轉(zhuǎn)換電路以及電流采集電路。電池采集板電路選用TI公司的電池管理專用芯片BQ76PL536A,實(shí)現(xiàn)對單體電池電壓、溫度的采集以及電池組的均衡控制。主控板與采集板以及多個(gè)采集板之間均采用SPI通信方式,為實(shí)時(shí)顯示電池狀態(tài)信息采用了觸摸屏,觸摸屏與主控板之間通過RS-232串口通信。考慮到系統(tǒng)電氣安全,選擇數(shù)字隔離器件對主控板與采集板進(jìn)行隔離設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)方面,首先結(jié)合系統(tǒng)硬件電路及電池管理功能需求進(jìn)行了軟件總體方案設(shè)計(jì),其次基于CodeWarrior開發(fā)環(huán)境對主控板和采集板各功能模塊分別進(jìn)行了軟件流程設(shè)計(jì)。主控板軟件包括系統(tǒng)采集主程序、電流采集子程序、SOC估算子程序,采集板軟件包括數(shù)據(jù)采集子程序、均衡控制子程序和故障報(bào)警子程序,此外還包括通信軟件的設(shè)計(jì)。本文最后通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對鈷酸鋰電池組進(jìn)行了管理功能測試,先測試系統(tǒng)的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)采集功能,而后又對電池組進(jìn)行均衡控制實(shí)驗(yàn)以及SOC估算測試。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)合理,能夠?qū)崿F(xiàn)電池組的數(shù)據(jù)采集、均衡控制和SOC估算功能,基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo),本工作對新能源電池推廣應(yīng)用具有一定實(shí)際意義。
【學(xué)位單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.72
【部分圖文】：

Ａ逡逑恒壓點(diǎn)逡逑恒流電流逡逑充電電壓逡逑充電電流逡逑０．０５Ｃ逡逑？－邋Ｔ逡逑ＴＯ邐Ｔ１邐Ｔ２逡逑圖２．２鋰離子電池充電特性曲線逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｔｈｅ邋ｃｈａｒｇｉｎｇ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋Ｌｉ－ｉｏｎ邋ｂａｔｔｅｒｙ逡逑５）電池放電特性逡逑離子電池的放電曲線并不是恒定不變的，除受放電倍率的影響外，還受到ＳＯＣ等因素的影響。不同的溫度、荷電狀態(tài)以及放電倍率，電池組放出的能量各不面我們主要分析不同的放電倍率對電池放電的影響，如圖２．３所示。逡逑Ｕ／Ｖ邋▲逡逑

率下放電倍率越大，電池組放出的能量越少，放電到相同的截止電壓所需要的時(shí)間也逡逑少［４５］。而且不同的放電倍率下電壓雖然都是呈下降趨勢，但是下降的速度由于受到電逡逑內(nèi)阻的影響都不相同。放電倍率的提高使得電池的極化現(xiàn)象更加明顯，導(dǎo)致電池內(nèi)阻逡逑大，端電壓也就增大，下降速率變快［４６］。電池的放電方式有大電流放電和小電流放電逡逑種，具體選擇哪種放電方式要根據(jù)實(shí)際情況而定。此外，在電池組進(jìn)行放電時(shí)，為了逡逑電池進(jìn)行過放保護(hù)需要對電池組電壓進(jìn)行均衡控制，使得單體電池的電壓達(dá)到放電電壓時(shí)不再繼續(xù)放電。逡逑電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)逡逑．１電池工作參數(shù)的檢測逡逑電池工作參數(shù)的檢測是電池管理系統(tǒng)最主要的功能之一，電池的工作參數(shù)包括電池逡逑電壓、工作電流以及溫度。具體需要測量的是電池的電壓，電池的充放電電流以及電逡逑的溫度。其中對單體電池電壓的測量是數(shù)據(jù)采集的首要任務(wù)，通過電壓可以很好地判逡逑電池的工作狀態(tài)，荷電狀態(tài)的估算需要用到單體電池電壓，其他功能的實(shí)現(xiàn)也需要通逡逑電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。逡逑

大連交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑電壓采集目前有兩種方式，一種是通過搭建電壓采集電路進(jìn)行采集，另一種是通過逡逑用電壓采集芯片。搭建電壓采集電路主要有兩種常用的方法，即共模測量法和差模測逡逑量法。共模測量是相對于同一參考點(diǎn)，采用精密電阻等距比例衰減之后測量各點(diǎn)的電壓，逡逑也就是先采集第Ｎ節(jié)電池的總電壓，再采集第Ｎ＋１節(jié)電池的總電壓，最后相減得到每逡逑電池的電壓，原理如圖２．４所示，這種方法原理雖然簡單，但是測量的精確度不高。逡逑模測量是通過繼電器選通單體電池直接進(jìn)行測量，此方法采集精度比較高但電路比較逡逑復(fù)雜，原理圖如圖２．５所示。逡逑Ｒ１逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2810383