本文關鍵詞：面向電動汽車的鋰電池組能量均衡策略研究

  更多相關文章： BMS 鋰電池 SOC 能量均衡 BQ76PL536

【摘要】：為了解決環(huán)境問題和能源問題,各國投入了大量資源,用來研究和發(fā)展電動汽車。鋰電池各方面性能表現(xiàn)突出后來居上逐漸取代了其他蓄電池,成為許多電動汽車的動力能源。為了達到電動汽車要求的電壓和功率,鋰電池被串并聯(lián)組成電池組使用,因此需要對電池組進行管理。鋰電池在生產(chǎn)過程中,由于受到工藝、材料等多方面因素的限制,在組成電池組的單體間存在容量、電壓等個方面的差異,使用過程中將影響電池的工作效率,如果嚴重還可能引發(fā)安全事故,這些問題制約了鋰電池電動汽車的發(fā)展。本文將針對電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS),荷電狀態(tài)(State of charge,SOC)估算,電池組能量均衡管理的這三個方面展開研究力圖提高BMS的性能。根據(jù)上面的敘述本文完成了幾個方面的工作:第一,分析研究電動汽車的發(fā)展狀況,了解BMS在其中的重要性。文中專門針對鋰電池相關特性展開研究,得出單體電池性能差異會影響電池組整體性能所以對電池組能量均衡管理展開研究有十分重要的意義。第二,分析多種BMS結構,本文基于BQ76PL536設計BMS相關硬件電路。電路完成電池各項參數(shù)的檢測工作。第三,針對SOC估算誤差較大的問題,分析比對各種SOC估算方法。本文以擴展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)的估算為基礎對估算過程進行優(yōu)化從而完成SOC估算,并且通過試驗來驗證方法的可靠性。第四,分析比較各類均衡電路,針對電路可靠性,高效性和電路成本問題,對DC/DC均衡電路提出改進方案。采用電阻均衡電路與DC/DC均衡電路相結合的方式來完成電池組能量均衡。最后在硬件電路的基礎上為了實現(xiàn)BMS各項功能,完成BMS軟件設計。
【關鍵詞】：BMS 鋰電池 SOC 能量均衡 BQ76PL536
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 電池管理系統(tǒng)11-12
• 1.2.2 能量均衡管理12-14
• 1.2.3 SOC估算14-15
• 1.3 論文研究主要內(nèi)容15-16
• 1.4 論文的主體結構16
• 1.5 本章小結16-18
• 2 鋰電池相關技術18-24
• 2.1 鋰電池簡介18
• 2.2 電池極化現(xiàn)象18-19
• 2.3 鋰電池充放電特性19-22
• 2.4 鋰電池特性差異22
• 2.5 電池能量均衡管理目標22-23
• 2.5.1 基于單體電池端電壓的均衡管理23
• 2.5.2 基于單體電池SOC的均衡管理23
• 2.6 本章小結23-24
• 3 電池管理系統(tǒng)硬件電路設計24-50
• 3.1 電池管理系統(tǒng)基本構架24
• 3.2 電池管理系統(tǒng)的分類24-25
• 3.3 BQ76PL536簡介25-27
• 3.4 電池電壓采集電路27-29
• 3.4.1 電池過壓欠壓報警28-29
• 3.5 電池溫度采集電路29-31
• 3.5.1 電池過溫報警30-31
• 3.6 電池電流采集電路31
• 3.7 電池能量均衡電路31-40
• 3.7.1 均衡電路方案簡介32-35
• 3.7.1.1 電容均衡網(wǎng)絡32-33
• 3.7.1.2 變壓器均衡電路33-34
• 3.7.1.3 DC/DC均衡電路34-35
• 3.7.2 基于DC/DC能量均衡電路的優(yōu)化設計35-40
• 3.7.2.1 DC/DC電路工作原理35-36
• 3.7.2.2 改進型DC/DC能量均衡電路36-40
• 3.8 BQ76PL536與主機通信接口40-45
• 3.8.1 SPI通信協(xié)議40-41
• 3.8.2 SPI工作方式41-43
• 3.8.3 垂直通信接口43
• 3.8.4 通信數(shù)據(jù)分組結構43-45
• 3.9 BMS硬件實現(xiàn)45-49
• 3.9.1 BMS主控芯片45-46
• 3.9.2 BMS信息采集電路實現(xiàn)46-49
• 3.10 本章小結49-50
• 4 電池管理系統(tǒng)軟件設計50-56
• 4.1 系統(tǒng)主程序設計50-51
• 4.2 BQ76PL536初始化程序51-52
• 4.3 信息采集子程序52-53
• 4.4 SOC估算子程序53-54
• 4.5 均衡管理程序54-55
• 4.6 中斷程序55
• 4.7 本章小結55-56
• 5 18650 鋰電池SOC估算56-72
• 5.1 SOC估算方法56-60
• 5.1.1 SOC的定義56
• 5.1.2 安時法估算SOC56-57
• 5.1.3 開路電壓法估算SOC57-58
• 5.1.4 阻抗法估算SOC58
• 5.1.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡法估算SOC58-59
• 5.1.6 卡爾曼濾波法估算59-60
• 5.2 電池戴維寧等效電路60-61
• 5.3 基于EKF的鋰電池SOC估算61-62
• 5.4 電池模型參數(shù)測量及修正62-65
• 5.5 電動勢與SOC關系確定65-67
• 5.6 SOC估測實驗驗證與結論67-69
• 5.7 能量均衡電路有效性驗證與結論69-70
• 5.8 本章小結70-72
• 6 結束與展望72-74
• 6.1 全文總結72-73
• 6.2 后繼研究工作展望73-74
• 參考文獻74-78
• 附錄78-80
• 單塊信息采集電路原理圖78-79
• 三片芯片堆疊電路原理圖79-80
• 致謝80-82
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文及取得的研究成果82

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本文編號：1001895