發(fā)布時間：2017-09-23 20:07

  本文關(guān)鍵詞：電動汽車動力電池安全管理系統(tǒng)研究與設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 純電動汽車 電池管理系統(tǒng) 動態(tài)模型 均衡控制 剩余電量

【摘要】：近年來,隨著能源與環(huán)保壓力的增大,純電動汽車已逐漸邁向世界汽車產(chǎn)業(yè)的舞臺。動力電池作為純電動汽車的主要能量載體和動力來源,是純電動汽車技術(shù)中核心一環(huán),它直接影響了純電動汽車的性能和制造成本。電池管理系統(tǒng)作為一種實(shí)時監(jiān)管動力電池工作狀態(tài)、保證電池安全可靠工作、延長電池循環(huán)壽命的工具,對降低電動汽車使用成本,提高電動汽車安全性具有重要的意義。本文結(jié)合電動汽車高壓系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)控特性要求,設(shè)計了一種分散式的管理系統(tǒng),具體內(nèi)容如下:1.建立了動力電池的三階RC動態(tài)模型,并對其參數(shù)作了估計識別,且利用泰勒公式進(jìn)行優(yōu)化處理;基于RC動態(tài)模型對電池的SOC作了估計,提出了SOH的預(yù)測模型與估算方法;2.詳細(xì)地分析了純電動汽車高壓系統(tǒng)的各類潛在故障。針對系統(tǒng)的各類故障,設(shè)計了控制策略;并研究了高壓系統(tǒng)的上電、運(yùn)行、停車過程相應(yīng)控制策略;3.全面分析了電池不一致性的原因和影響,并設(shè)計了電池組均衡管理硬件電路,提出了單體電池能量均衡控制策略;4.基于系統(tǒng)參數(shù)檢測與監(jiān)管需求,采用Infineon 16位單片機(jī)XC2238N設(shè)計了最小外圍控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,分別由溫度檢測模塊、電壓檢測模塊、電流檢測模塊、高壓環(huán)路互鎖模塊、絕緣檢測模塊、預(yù)充電模塊與CAN通信網(wǎng)絡(luò)模塊等組成,不僅為系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控與剩余電量估算提供依據(jù),而且為系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展提供了平臺;5.基于Matlab/Simulink搭建了仿真平臺,對電池的模型與均衡控制電路進(jìn)行調(diào)試與驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明:本課題所建立電池模型及硬件電路性能良好,能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的安全管理策略。
【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 電池管理系統(tǒng) 動態(tài)模型 均衡控制 剩余電量
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 課題研究背景13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 電動汽車相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)15-16
• 1.4 課題研究內(nèi)容16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 第二章 動力電池的建模與電池狀態(tài)估計18-34
• 2.1 磷酸鐵鋰電池的外特性及其分析18-21
• 2.1.1 磷酸鐵鋰電池的滯回電壓特性18-19
• 2.1.2 磷酸鐵鋰電池的超電勢特性19-21
• 2.2 電池的建模與分析21-28
• 2.2.1 電池建模的意義22
• 2.2.2 常用模型分析22-24
• 2.2.3 三階RC模型與參數(shù)估計24-28
• 2.3 電池SOC估計28-31
• 2.3.1 常用估計法29-30
• 2.3.2 本文所用估計法30-31
• 2.4 電池SOH估計31-33
• 2.4.1 電池壽命影響因素31-32
• 2.4.2 電池壽命表征與終止32-33
• 2.4.3 電池壽命預(yù)測模型的提出33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 動力電池與高壓電安全管理策略研究34-43
• 3.1 高壓系統(tǒng)的故障分析與處理34-37
• 3.1.1 故障級別34-35
• 3.1.2 動力蓄電池故障35
• 3.1.3 接觸不良或斷路故障35-36
• 3.1.4 絕緣失效故障36
• 3.1.5 系統(tǒng)上電瞬態(tài)沖擊故障36
• 3.1.6 短路故障36-37
• 3.1.7 突發(fā)事故類故障37
• 3.2 高壓系統(tǒng)故障診斷與安全控制策略37-42
• 3.2.1 故障優(yōu)先級37-38
• 3.2.2 故障診斷38
• 3.2.3 系統(tǒng)上電啟動控制策略38-39
• 3.2.4 系統(tǒng)運(yùn)行管理策略39-41
• 3.2.5 系統(tǒng)停車控制策略41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第四章 一致性分析與均衡控制系統(tǒng)的研究43-51
• 4.1 一致性分析43-45
• 4.1.1 一致性的表征43
• 4.1.2 一致性的影響因素43-44
• 4.1.3 不一致性的危害44-45
• 4.2 均衡管理系統(tǒng)硬件設(shè)計45-49
• 4.2.1 均衡管理模型的建立45-46
• 4.2.2 均衡模塊控制原理46-47
• 4.2.3 非耗散型雙向均衡電路的設(shè)計47-49
• 4.2.4 PWM控制時序49
• 4.3 均衡控制策略的研究49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 系統(tǒng)硬件檢測電路的設(shè)計51-70
• 5.1 電壓檢測電路51-54
• 5.1.1 常用的電壓測量方法51-53
• 5.1.2 基于Photo MOS繼電器的集中式單體電池電壓采集53
• 5.1.3 總電壓檢測53-54
• 5.2 溫度檢測電路設(shè)計54-56
• 5.2.1 溫度檢測的重要性54
• 5.2.2 溫度檢測方案54-56
• 5.3 高壓環(huán)路互鎖電路設(shè)計56-57
• 5.4 絕緣檢測方案設(shè)計57-60
• 5.4.1 絕緣電阻等效模型的提出57-58
• 5.4.2 基于PDIB-C16系列直流漏電流傳感器測量法58-60
• 5.5 預(yù)充電電路設(shè)計60-61
• 5.6 電流檢測電路設(shè)計61-63
• 5.7 突發(fā)事故問題檢測電路設(shè)計63-65
• 5.7.1 MMA7631三軸加速度傳感器檢測63-65
• 5.8 主控制器的選型與外圍電路設(shè)計65-69
• 5.8.1 MCU的選型65-66
• 5.8.2 模擬信號處理電路的設(shè)計66-67
• 5.8.3 CAN通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計67-68
• 5.8.4 RS485通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計68-69
• 5.9 本章小結(jié)69-70
• 第六章 基于Matlab/Simulink建模與仿真分析70-76
• 6.1 Matlab/Simulink簡介70
• 6.2 電池三階RC模型實(shí)現(xiàn)與仿真70-73
• 6.2.1 模型分析70-71
• 6.2.2 模型實(shí)現(xiàn)與仿真71-73
• 6.3 均衡控制電路建模與仿真73-75
• 6.4 本章小結(jié)75-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 總結(jié)76
• 7.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-80
• 附錄80-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果82-83
• 致謝83-84

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