本文關(guān)鍵詞：動力鋰電池管理系統(tǒng)的研究

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【摘要】：隨著世界能源的日漸衰竭和大氣污染不斷加重,電動汽車以其耗能少和無污染的優(yōu)勢引起世界各國專家學(xué)者的關(guān)注。而目前對于電動汽車的研究主要聚集在電池管理系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)這三大關(guān)鍵核心技術(shù)上。這其中的動力電池管理技術(shù)的成熟與否直接影響電動汽車整車性能的優(yōu)劣。電動汽車在其工作時經(jīng)常會伴隨著無規(guī)則的大電流充放電,工作條件極為惡劣,要想高效持久的發(fā)揮電池的性能,必須要進行有效的管理和控制。本文在前人已有成果的基礎(chǔ)上,對電池管理系統(tǒng)中的核心技術(shù)進行了研究并對其中的不足提出了一些改進方法。首先,本文提出一種復(fù)合型的均衡方案,該方案是考慮到飛渡電容法在充放電過程中均衡,其控制信號易受到由充放電電流引起的電磁干擾,所以對原方案進行了改進并結(jié)合旁路電阻分流法組合而成了一種均衡方法。在充電過程中采用旁路電阻分流法,以降低臨近充電截止電壓電池的電量上升速度,保證充電完成時所有單體電池都可以充滿。而對于放電過程中產(chǎn)生的不均衡,則是采取在停車時開啟均衡電路,以飛渡電容法的方式進行均衡。該方案不僅可以有效避免充放電過程中均衡控制電路的誤操作,還可以對由充電和放電兩個過程引起的電池組內(nèi)不一致都能進行均衡。之后通過仿真分析驗證了該均衡方案的有效性。其次,本文在單體電池SOC估算方面沿用了傳統(tǒng)的安時積分法和開路電壓法相結(jié)合的思路,但是對于電池組SOC值的估算則結(jié)合了本文提出的均衡方法對原有的估算方案進行了修正。將由均衡電路引起的電量變化作為影響因素分別作用于充電過程中和放電完成后的電池組SOC值估算。之后以仿真的形式分析了該估算過程。最后,本文以一個主控板和多個從控板的結(jié)構(gòu)形式對電池管理系統(tǒng)整體構(gòu)架進行了設(shè)計,并以Freescale S12系列MC9S12DT128和MC9S12D64作為電池管理系統(tǒng)的MCU。對電池管理系統(tǒng)中的電池狀態(tài)信息采集方法、溫度控制、絕緣保護、通信方式等功能進行了研究,并在硬件和軟件方面進行了方案設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：電池管理系統(tǒng) SOC估算 均衡電路 電池狀態(tài)監(jiān)測
【學(xué)位授予單位】：廣西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 動力電池概述10-12
• 1.1.1 常用動力電池研究10-11
• 1.1.2 動力鋰離子電池的發(fā)展歷史與特點11-12
• 1.2 電池管理系統(tǒng)及其研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 電池管理系統(tǒng)概述12
• 1.2.2 電池管理系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文研究意義與內(nèi)容13-15
• 1.3.1 本文研究意義13-14
• 1.3.2 本文研究內(nèi)容14-15
• 第二章 鋰離子電池均衡技術(shù)研究15-25
• 2.1 電池組的不一致性15
• 2.2 電池組均衡的意義15-16
• 2.3 常見電池組均衡方法16-20
• 2.3.1 旁路電阻分流法16-17
• 2.3.2 開關(guān)電容法17-19
• 2.3.3 變壓器轉(zhuǎn)換法19-20
• 2.4 本文提出的均衡方法20-25
• 2.4.1 均衡電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-21
• 2.4.2 均衡電路工作過程21-22
• 2.4.3 均衡電路仿真分析22-25
• 第三章 鋰離子電池工作原理及SOC估算研究25-38
• 3.1 鋰離子電池工作原理25-27
• 3.1.1 鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)25-26
• 3.1.2 鋰離子電池工作原理26-27
• 3.2 鋰離子電池的SOC估算研究27-38
• 3.2.1 鋰離子電池SOC估算概述27-28
• 3.2.2 SOC估算精度的影響因素分析28-29
• 3.2.3 現(xiàn)有SOC估算方法分析29-32
• 3.2.4 單體電池SOC估算方法32-35
• 3.2.5 鋰離子電池組的SOC估算研究35-38
• 第四章 鋰離子電池管理系統(tǒng)硬件設(shè)計38-56
• 4.1 硬件電路整體架構(gòu)38-40
• 4.1.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)38
• 4.1.2 主控板整體設(shè)計38-39
• 4.1.3 從控板整體設(shè)計39-40
• 4.2 鋰離子電池采集模塊設(shè)計40-49
• 4.2.1 單體電池電壓采集40-45
• 4.2.2 電池總電壓采集45-46
• 4.2.3 電池電流采集46-47
• 4.2.4 溫度采集47-49
• 4.3 鋰離子電池的溫控設(shè)計49-50
• 4.4 鋰離子電池的絕緣保護50-52
• 4.4.1 絕緣保護的意義50
• 4.4.2 絕緣性能的標(biāo)準(zhǔn)50-51
• 4.4.3 絕緣檢測方法51-52
• 4.5 數(shù)據(jù)通信電路設(shè)計52-56
• 4.5.1 RS232通信52-54
• 4.5.2 CAN總線通信54-56
• 第五章 鋰離子電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計56-65
• 5.1 軟件整體框架56
• 5.2 主控板軟件設(shè)計56-61
• 5.2.1 主控板主程序56-57
• 5.2.2 均衡控制程序57-58
• 5.2.3 單體電池SOC估算程序58-59
• 5.2.4 CAN通信程序59-61
• 5.3 從控板軟件設(shè)計61-65
• 5.3.1 從控板主程序61-62
• 5.3.2 單體電池電壓采集程序62-63
• 5.3.3 溫度采集及溫控程序63-65
• 第六章 試驗設(shè)計與結(jié)果分析65-69
• 6.1 試驗環(huán)境65-66
• 6.2 單體電池電壓采集精度試驗66-67
• 6.3 電池組總電壓采集精度試驗67-68
• 6.4 電池組總電流采集精度試驗68
• 6.5 電池組溫度采集精度試驗68-69
• 第七章 結(jié)論69-70
• 7.1 本文總結(jié)69
• 7.2 本文展望69-70
• 參考文獻70-72
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明72-73
• 致謝73

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