本文關(guān)鍵詞：純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)研究與設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：能源日益緊缺和環(huán)境污染加劇是人類世界面臨的兩大突出性難題。近些年來,國內(nèi)傳統(tǒng)汽車行業(yè)得到了快速的發(fā)展,汽車總量呈現(xiàn)了階梯式的遞增趨勢。傳統(tǒng)汽車行業(yè)在服務(wù)經(jīng)濟增長和人們生活需求的同時,也大大增加了資源消耗和環(huán)境污染。有著低功耗、低噪聲、零污染特點的純電動汽車,被公認(rèn)為是未來汽車。動力鋰電池有著十分突出的儲能和動力性能,被認(rèn)為是當(dāng)前純電動汽車最合適的動力裝置。但是,如果缺乏優(yōu)秀的電池管理技術(shù),動力鋰電池成組以后的性能表現(xiàn)會遠(yuǎn)低于單個電池,在電動汽車身上則表現(xiàn)出行駛里程短、安全性低、后期電池更換成本高等問題。因此,純電動汽車要想得到市場的認(rèn)可,就必須克服這一難題,提高純電動汽車這一新型產(chǎn)品的競爭力。本文首先研究分析了鋰電池的基本工作特性,對電池管理系統(tǒng)中的電池荷電狀態(tài)(SOC)估算、均衡管理、最大功率預(yù)測、絕緣管理等幾個方面進行了重點研究。鋰電池SOC是直接反應(yīng)汽車剩余行駛里程的指標(biāo),它的精確估算是目前研究的瓶頸和重點之一。本文先以戴維南(Thevenin)模型為系統(tǒng)模型,介紹了如何運用擴展卡爾曼濾波法實現(xiàn)對電池SOC的估計,并根據(jù)該模型的固有缺陷以及鋰電池的工作特性,提出了一種新式的基于雙模型的擴展卡爾曼濾波法估算SOC。均衡管理可以有效的提高鋰電池組的不一致性,目前的均衡管理系統(tǒng)中常把鋰電池端電壓作為均衡對象,利用均衡電路使各電池的端電壓保持一致。但電壓的一致性并不能切實的增加電池組的可用容量。因此,本文在以反激變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為均衡電路的基礎(chǔ)上,通過保持鋰電池之間SOC的一致性,以實現(xiàn)電池之間真正意義上的均衡。本文中純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)的硬件框架,采用了集中-分散式的結(jié)構(gòu)。上層主控制器為TMS320F2812型DSP,它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的主要工作,包括均衡管理、電量估算、安全管理、充放電控制、故障處理、數(shù)據(jù)處理等。底層控制器由Atmega32單片機構(gòu)成,每個單片機負(fù)責(zé)8個電池的電壓和溫度的采集,以及對應(yīng)均衡單元的控制。主控DSP和整車控制器、底層單片機以及充電機之間的通信都通過CAN總線實現(xiàn)。本文系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計,采用了模塊化、結(jié)構(gòu)化的思想,分別對系統(tǒng)的主程序以及各功能模塊進行了設(shè)計。文章最后對鋰電池等效模型以及EKF法估算SOC進行了仿真驗證,并對系統(tǒng)的部分?jǐn)?shù)據(jù)采集電路和均衡模塊進行了測試,仿真和測試結(jié)果表明:采集電路和估算方法達(dá)到了設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 電池管理系統(tǒng) 動力鋰電池 均衡 SOC估算
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72;U463.63
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題來源與研究意義10-11
• 1.2 電動汽車電池管理系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 電池管理系統(tǒng)功能概述13
• 1.4 課題的主要內(nèi)容13-15
• 第二章 鋰電池特性分析及BMS關(guān)鍵技術(shù)研究15-41
• 2.1 常用動力電池15
• 2.2 鋰電池特性15-18
• 2.2.1 鋰電池工作過程15-16
• 2.2.2 鋰電池充電特性16-17
• 2.2.3 鋰電池極化17
• 2.2.4 鋰電池電壓與SOC關(guān)系17-18
• 2.3 鋰電池SOC估算18-29
• 2.3.1 SOC定義18
• 2.3.2 SOC的影響因素18-20
• 2.3.3 常用SOC估算方法20-23
• 2.3.4 鋰電池的等效模型及參數(shù)辨識23-26
• 2.3.5 擴展卡爾曼濾波法估算鋰電池SOC26-27
• 2.3.6 基于雙模型擴展卡爾曼濾波的SOC估算27-29
• 2.4 鋰電池成組特性29-32
• 2.4.1 電池組連接方式及可靠性分析29-31
• 2.4.2 電池組的不一致性31
• 2.4.3 電池組一致性評價31-32
• 2.5 鋰電池分選技術(shù)32-33
• 2.6 均衡管理33-38
• 2.6.1 均衡管理分類33-34
• 2.6.2 均衡控制對象34-35
• 2.6.3 均衡電路35-38
• 2.7 最大充放電功率預(yù)測38-39
• 2.8 純電動汽車絕緣檢測技術(shù)39-40
• 2.9 本章小結(jié)40-41
• 第三章 純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)硬件設(shè)計41-52
• 3.1 純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)研究41-42
• 3.2 純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計42
• 3.3 主控制級硬件設(shè)計42-46
• 3.3.1 主控芯片選型及外圍電路設(shè)計42-44
• 3.3.2 總電壓采集電路設(shè)計44
• 3.3.3 總電流采集電路設(shè)計44-45
• 3.3.4 充放電控制電路設(shè)計45
• 3.3.5 CAN通信設(shè)計45-46
• 3.3.6 風(fēng)扇控制電路設(shè)計46
• 3.4 底層控制級硬件設(shè)計46-50
• 3.4.1 底層單片機選型46-47
• 3.4.2 單體電池電壓測量電路硬件設(shè)計47-48
• 3.4.3 溫度采集電路設(shè)計48
• 3.4.4 均衡管理方案設(shè)計48-49
• 3.4.5 反激變壓器設(shè)計49-50
• 3.4.6 MOSFET管選型及其驅(qū)動電路設(shè)計50
• 3.5 硬件抗干擾措施50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計52-62
• 4.1 上層主控制級序設(shè)計52-58
• 4.1.1 主控程序設(shè)計52-53
• 4.1.2 故障診斷處理程序設(shè)計53-54
• 4.1.3 SOC估算程序設(shè)計54
• 4.1.4 充電控制程序設(shè)計54-55
• 4.1.5 均衡控制程序設(shè)計55-56
• 4.1.6 CAN通信程序設(shè)計56-58
• 4.2 底層控制級程序設(shè)計58-60
• 4.2.1 底層單片機主控程序設(shè)計58
• 4.2.2 單體電壓采集程序設(shè)計58-59
• 4.2.3 溫度采集程序設(shè)計59-60
• 4.3 上位機監(jiān)控設(shè)計60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 仿真與實驗驗證62-68
• 5.1 實驗平臺與設(shè)備62
• 5.2 鋰電池建模仿真62-63
• 5.3 鋰電池SOC仿真63-65
• 5.3.1 基于Thevenin的EKF估算鋰電池SOC仿真63-64
• 5.3.2 基于雙模型的EKF估算鋰電池SOC仿真64-65
• 5.4 系統(tǒng)功能測試65-67
• 5.4.1 電壓采集實驗65-66
• 5.4.2 電流采集實驗66
• 5.4.3 溫度采集實驗66-67
• 5.4.4 均衡系統(tǒng)測試67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻70-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果73-74

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)研究與設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：499526