電池、電機和電控是新能源汽車的核心技術(shù)。電動汽車的能源供應(yīng)主要由電池提供。電池成本所占比例很高,電池系統(tǒng)是汽車性能的主要體現(xiàn)。為了充分發(fā)揮電池系統(tǒng)的最大性能,提高電池的效率和壽命,并且同時保障車輛行駛安全性,緊密結(jié)合整車開發(fā)需求,考慮車輛實際應(yīng)用情況,從整車角度進行電池管理系統(tǒng)的研究是非常重要的,可使電池管理系統(tǒng)有更好的工程實用性能。論文依托某“燃料電池轎車整車產(chǎn)業(yè)化項目”進行動力電池管理系統(tǒng)研發(fā)。首先基于燃料電池動力系統(tǒng)參數(shù),確認電池系統(tǒng)的需求,然后進行電芯選型并確定成組方案。通過燃料電池轎車的功能需求和電氣架構(gòu)分析,確定了主從分布式電池管理系統(tǒng)的電氣和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并進行了分布式電池管理系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計。對動力電池管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),為保證產(chǎn)品可靠性和研發(fā)效率,以工程應(yīng)用中較為成熟可靠的方法為基礎(chǔ),結(jié)合本燃料電池動力系統(tǒng)特點進行選擇和改進。對SOC估算,提出了融合安時積分法、OCV法和內(nèi)阻法優(yōu)點的改進算法;對于SOP估算和電池均衡等關(guān)鍵技術(shù),選擇了工程上可靠的方法。對上述各項技術(shù),進行了實驗驗證。在硬件開發(fā)方面,完成了主控和從控的核心處理器電路、CAN通信電路、絕緣電阻檢測電路、高壓互... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

燃料電池汽車整車總布置示意圖

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第7頁第二章電池管理系統(tǒng)需求分析和架構(gòu)設(shè)計本章將首先由燃料電池轎車的系統(tǒng)架構(gòu)和整車性能指標(biāo)參數(shù)，計算獲得動力系統(tǒng)性能參數(shù)，以此為基礎(chǔ)進行電池系統(tǒng)的電芯選型和成組方案設(shè)計。然后結(jié)合整車運行和動力系統(tǒng)工作模式分析，確定電池管理系統(tǒng)的功能及需求。最后根據(jù)燃料電池加動力電池的電-電混合系統(tǒng)的特點，進行電池管理系統(tǒng)的電氣架構(gòu)設(shè)計。2.1動力電池基本參數(shù)分析2.1.1整車基本構(gòu)造和動力性能參數(shù)該燃料電池轎車基于某型搭載汽油發(fā)動機的轎車平臺車進行設(shè)計，采用前置前驅(qū)方式。由圖2-1可見，前艙動力系統(tǒng)實現(xiàn)了集成和模塊化設(shè)計，前艙動力系統(tǒng)模塊包括燃料電池電堆、動力控制單元、電機驅(qū)動系統(tǒng)以及燃料電池輔助系統(tǒng)等；動力電池系統(tǒng)布置在車身地板下部；車載供氫系統(tǒng)（包括氫瓶）布置在后備艙處地板下方，氫瓶同乘員艙和后備艙實現(xiàn)完全隔離，實現(xiàn)了氫安全的布置設(shè)計。圖2-1燃料電池汽車整車總布置示意圖表2-1為燃料電池轎車的主要技術(shù)參數(shù)。車輛的0~100km/h加速，要求在15s內(nèi)實現(xiàn)；60km/h勻速的總續(xù)航里程，要求達到400km。

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第12頁數(shù)據(jù)自左向右傳遞表示。SIMULINK環(huán)境下的仿真分析工作由我公司的虛擬仿真科的同事計算完成。圖2-3ADVISOR軟件SIMULIN仿真模型通過修改ADVISOR中的M文件，優(yōu)化調(diào)整其中車輛、驅(qū)動電機、蓄電池、燃料電池、車輪參數(shù)等，得出表2-3所示參數(shù)結(jié)果。表2-3動力系統(tǒng)參數(shù)表關(guān)鍵零部件項目單位參數(shù)燃料電池系統(tǒng)最大輸出凈功率kW30動力蓄電池容量Ah≥15平臺電壓V345最大放電功率kW75電池能量kWh≥5.175電機驅(qū)動系統(tǒng)峰值轉(zhuǎn)矩/峰值功率kW210Nm/88額定轉(zhuǎn)矩/額定功率kW100Nm/42峰值轉(zhuǎn)速rpm12000減速箱速比92.2電芯的選型及成組設(shè)計電芯從功率上分，可以分為能量型（E）、中間型（M）、還有功率型（P）。從表2-3動力系統(tǒng)參數(shù)分析，燃料電池車蓄電池能量的需求是≥5.175kWh，而蓄電池最大放電功率需求是75kW。此電池系統(tǒng)對應(yīng)電芯的最大放電倍率：75（kW）/5.175（kW）≈14.5，放電倍率要超過14C。一般高容量的能量型（E）電芯最大放電倍率在3-6C左右，放電的倍率性能不太好，所以本系統(tǒng)電芯需采用中高功率的M或者P型的電芯進行選型。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]動力電池管理系統(tǒng)核心控制策略開發(fā)[J]. 白國軍.  汽車零部件. 2019(10)
[2]混合動力汽車電池管理系統(tǒng)研究[J]. 樊成,徐強,王磊,孫濤.  湖北農(nóng)機化. 2019(04)
[3]鋰離子電池安全預(yù)警防護系統(tǒng)設(shè)計與驗證[J]. 高飛,楊凱,王康康,王松岑,莊明照.  電子設(shè)計工程. 2019(01)
[4]HEV車用動力電池管理系統(tǒng)SOC估算策略研究[J]. 白國軍,李軍,紀紅剛.  汽車零部件. 2018(08)
[5]基于多種模型的擴展卡爾曼濾波算法的SOC估算[J]. 賈亮,王真真,孫延鵬,孫偉.  電源技術(shù). 2018(04)
[6]電動汽車主從分布式電池管理系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張傳偉,李林陽.  汽車技術(shù). 2017(05)
[7]磷酸鐵鋰動力電池組的主動均衡電路設(shè)計與控制策略[J]. 趙娜,王艷,殷天明,趙立勇.  電子設(shè)計工程. 2017(08)
[8]電池管理系統(tǒng)研究概述[J]. 薛行貴,謝躍輝,蔡華杰.  中國新通信. 2016(07)
[9]電池管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀[J]. 羅詩韻,汪洋.  企業(yè)技術(shù)開發(fā). 2015(27)
[10]基于CAN總線實時令牌網(wǎng)的設(shè)計[J]. 趙城,張凱.  微型機與應(yīng)用. 2013(09)

博士論文
[1]鋰離子電池組管理系統(tǒng)研究[D]. 蔣新華.中國科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所） 2007

碩士論文
[1]基于CAN總線的電動汽車電池遠程監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D]. 牛薈宇.中北大學(xué) 2019
[2]混合動力機車電池管理系統(tǒng)及其冗余設(shè)計[D]. 徐世達.北京交通大學(xué) 2019
[3]基于駕駛意圖識別的HEV動力電池壽命在線管理研究[D]. 劉白雋.合肥工業(yè)大學(xué) 2019
[4]電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測試[D]. 胡澤軍.重慶理工大學(xué) 2019
[5]基于自動代碼生成的電池管理系統(tǒng)平臺研究[D]. 龔詩雨.華南理工大學(xué) 2017
[6]考慮能量管理的混合動力列車運行優(yōu)化策略研究[D]. 杜昕.西南交通大學(xué) 2017
[7]基于功能安全的BMS設(shè)計方法及其可靠性的研究[D]. 印凱.上海交通大學(xué) 2017
[8]電動汽車分布式電池管理系統(tǒng)設(shè)計[D]. 任圓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[9]超級電容與蓄電池混合儲能系統(tǒng)的能量管理與控制研究[D]. 王宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[10]鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 楊帆.浙江大學(xué) 2015



本文編號：3546343