本文關(guān)鍵詞：適用于低速電動(dòng)汽車的鋰電池組管理系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著資源與環(huán)境雙重壓力的持續(xù)增大,節(jié)能、減排的電動(dòng)汽車成為國家中長期發(fā)展規(guī)劃中重點(diǎn)支持和發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。動(dòng)力電池組是電動(dòng)汽車的能量源,為了保證電動(dòng)汽車可靠與安全地運(yùn)行,功能完備的動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的必備裝置。低速電動(dòng)汽車在市場上已得到普遍推廣,為了提高車用鋰電池組的可靠性,延長電池組的使用壽命和增加其續(xù)航里程,本文研究了一種適用于低速電動(dòng)汽車的鋰電池組管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)由主控模塊和從控模塊組成。主控模塊以主控制器STM23F103VET6為核心,通過從控模塊采集電池電壓、溫度,由電流傳感器ACS758LCB采集電池組充放電電流,并綜合利用電池的電壓、電流、溫度估算電池組剩余電量。根據(jù)電池電壓、電流的狀況,判斷是否發(fā)生過充、過放或過流,從而對電池組采取相應(yīng)的保護(hù)措施。從控模塊選用高精度的集成芯片LTC6804-2完成電池電壓采集與電池被動(dòng)均衡,同時(shí)主控制器根據(jù)電池電壓控制獨(dú)立充電單元對電池組進(jìn)行主動(dòng)均衡,主動(dòng)和被動(dòng)均衡方式相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了對電池組高效率的均衡控制。從控模塊還利用靈敏度高的NTC熱敏電阻采集每節(jié)電池的溫度,根據(jù)電池溫度情況,控制風(fēng)扇進(jìn)行熱管理。該系統(tǒng)基于Visual Studio 2010環(huán)境設(shè)計(jì)了上位機(jī)監(jiān)控軟件,便于查看電池組工作狀態(tài)。上位機(jī)監(jiān)控軟件通過Modbus-RTU通訊協(xié)議和RS232串口,與鋰電池組管理系統(tǒng)硬件進(jìn)行通信,實(shí)時(shí)獲取電池組工作狀態(tài)并顯示、存儲(chǔ)。用戶可根據(jù)需求在上位機(jī)上設(shè)置充放電保護(hù)電壓、過流保護(hù)電流值、均衡開啟電壓等參數(shù)。為了得到高精度的剩余電量(SOC),在擴(kuò)展卡爾曼濾波法、安培時(shí)間積分法和開路電壓法的基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)型擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。該算法對SOC估算值進(jìn)行電流、溫度補(bǔ)償及修正,彌補(bǔ)了開路電壓法不能實(shí)時(shí)估計(jì)的不足,改善了安培時(shí)間積分法的估算精度。通過對24串磷酸鐵鋰電池組進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn),對系統(tǒng)的功能、精度、均衡效果進(jìn)行了測試與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,電池管理系統(tǒng)中單體電池電壓采樣精度小于5mV,電池組總電壓采樣精度達(dá)到0.5%,電流采樣精度達(dá)到1%,溫度采樣精度為1°C,實(shí)現(xiàn)了電池電壓、電流、溫度的精確采集。在電池組均衡控制方面,均衡控制使電池之間壓差保持在15mV以內(nèi),均衡控制效果優(yōu)越。電池組剩余電量估算誤差在5%以內(nèi),實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確估算電池組SOC。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)力電池組 電池管理系統(tǒng) 剩余電量 均衡
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)概述10-14
• 1.2.1 動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)的功能10-12
• 1.2.2 動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容及章節(jié)安排14-16
• 第二章 動(dòng)力電池組剩余電量估計(jì)與均衡控制的研究方法16-24
• 2.1 動(dòng)力電池性能16-18
• 2.2 電池剩余電量估計(jì)18-22
• 2.3 串聯(lián)動(dòng)力電池組的均衡22-24
• 第三章 鋰電池組管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與硬件電路設(shè)計(jì)24-41
• 3.1 鋰電池組管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-25
• 3.2 鋰電池組管理系統(tǒng)主控模塊硬件電路設(shè)計(jì)25-33
• 3.2.1 主控制器及外圍輔助電路25-30
• 3.2.2 電流采集及保護(hù)電路30-33
• 3.3 鋰電池組管理系統(tǒng)從控模塊硬件電路設(shè)計(jì)33-41
• 3.3.1 電池電壓采集33-36
• 3.3.2 均衡控制管理36-38
• 3.3.3 電池溫度采集及熱管理38-41
• 第四章 鋰電池組管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及剩余電量估算41-56
• 4.1 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)41-44
• 4.2 鋰電池組管理系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)44-50
• 4.3 基于改進(jìn)型擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的剩余電量估算50-56
• 第五章 鋰電池組管理系統(tǒng)測試與分析56-67
• 5.1 鋰電池組管理系統(tǒng)實(shí)物56-58
• 5.2 鋰電池組管理系統(tǒng)測試及結(jié)果分析58-67
• 5.2.1 電池電壓采樣測試結(jié)果58-59
• 5.2.2 電流、溫度采樣測試結(jié)果59-61
• 5.2.3 電池組均衡控制效果測試61-63
• 5.2.4 SOC估算精度測試63-67
• 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 附錄1 鋰電池組管理系統(tǒng)主控模塊電路圖72-73
• 附錄2 鋰電池組管理系統(tǒng)從控模塊電路圖73-74
• 附錄3 鋰電池組管理系統(tǒng)的PCB版圖74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果75-76
• 致謝76

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本文編號(hào)：855450