动力锂电池管理系统的研究

发布时间：2017-09-06 22:32

  本文关键词：动力锂电池管理系统的研究

  更多相关文章： 电池管理系统 SOC估算 均衡电路 电池状态监测

【摘要】：随着世界能源的日渐衰竭和大气污染不断加重,电动汽车以其耗能少和无污染的优势引起世界各国专家学者的关注。而目前对于电动汽车的研究主要聚集在电池管理系统、整车控制系统、电机驱动系统这三大关键核心技术上。这其中的动力电池管理技术的成熟与否直接影响电动汽车整车性能的优劣。电动汽车在其工作时经常会伴随着无规则的大电流充放电,工作条件极为恶劣,要想高效持久的发挥电池的性能,必须要进行有效的管理和控制。本文在前人已有成果的基础上,对电池管理系统中的核心技术进行了研究并对其中的不足提出了一些改进方法。首先,本文提出一种复合型的均衡方案,该方案是考虑到飞渡电容法在充放电过程中均衡,其控制信号易受到由充放电电流引起的电磁干扰,所以对原方案进行了改进并结合旁路电阻分流法组合而成了一种均衡方法。在充电过程中采用旁路电阻分流法,以降低临近充电截止电压电池的电量上升速度,保证充电完成时所有单体电池都可以充满。而对于放电过程中产生的不均衡,则是采取在停车时开启均衡电路,以飞渡电容法的方式进行均衡。该方案不仅可以有效避免充放电过程中均衡控制电路的误操作,还可以对由充电和放电两个过程引起的电池组内不一致都能进行均衡。之后通过仿真分析验证了该均衡方案的有效性。其次,本文在单体电池SOC估算方面沿用了传统的安时积分法和开路电压法相结合的思路,但是对于电池组SOC值的估算则结合了本文提出的均衡方法对原有的估算方案进行了修正。将由均衡电路引起的电量变化作为影响因素分别作用于充电过程中和放电完成后的电池组SOC值估算。之后以仿真的形式分析了该估算过程。最后,本文以一个主控板和多个从控板的结构形式对电池管理系统整体构架进行了设计,并以Freescale S12系列MC9S12DT128和MC9S12D64作为电池管理系统的MCU。对电池管理系统中的电池状态信息采集方法、温度控制、绝缘保护、通信方式等功能进行了研究,并在硬件和软件方面进行了方案设计。
【关键词】：电池管理系统 SOC估算 均衡电路 电池状态监测
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 动力电池概述10-12
• 1.1.1 常用动力电池研究10-11
• 1.1.2 动力锂离子电池的发展历史与特点11-12
• 1.2 电池管理系统及其研究现状12-13
• 1.2.1 电池管理系统概述12
• 1.2.2 电池管理系统国内外研究现状12-13
• 1.3 本文研究意义与内容13-15
• 1.3.1 本文研究意义13-14
• 1.3.2 本文研究内容14-15
• 第二章 锂离子电池均衡技术研究15-25
• 2.1 电池组的不一致性15
• 2.2 电池组均衡的意义15-16
• 2.3 常见电池组均衡方法16-20
• 2.3.1 旁路电阻分流法16-17
• 2.3.2 开关电容法17-19
• 2.3.3 变压器转换法19-20
• 2.4 本文提出的均衡方法20-25
• 2.4.1 均衡电路拓扑结构20-21
• 2.4.2 均衡电路工作过程21-22
• 2.4.3 均衡电路仿真分析22-25
• 第三章 锂离子电池工作原理及SOC估算研究25-38
• 3.1 锂离子电池工作原理25-27
• 3.1.1 锂离子电池的内部结构25-26
• 3.1.2 锂离子电池工作原理26-27
• 3.2 锂离子电池的SOC估算研究27-38
• 3.2.1 锂离子电池SOC估算概述27-28
• 3.2.2 SOC估算精度的影响因素分析28-29
• 3.2.3 现有SOC估算方法分析29-32
• 3.2.4 单体电池SOC估算方法32-35
• 3.2.5 锂离子电池组的SOC估算研究35-38
• 第四章 锂离子电池管理系统硬件设计38-56
• 4.1 硬件电路整体架构38-40
• 4.1.1 系统整体架构38
• 4.1.2 主控板整体设计38-39
• 4.1.3 从控板整体设计39-40
• 4.2 锂离子电池采集模块设计40-49
• 4.2.1 单体电池电压采集40-45
• 4.2.2 电池总电压采集45-46
• 4.2.3 电池电流采集46-47
• 4.2.4 温度采集47-49
• 4.3 锂离子电池的温控设计49-50
• 4.4 锂离子电池的绝缘保护50-52
• 4.4.1 绝缘保护的意义50
• 4.4.2 绝缘性能的标准50-51
• 4.4.3 绝缘检测方法51-52
• 4.5 数据通信电路设计52-56
• 4.5.1 RS232通信52-54
• 4.5.2 CAN总线通信54-56
• 第五章 锂离子电池管理系统软件设计56-65
• 5.1 软件整体框架56
• 5.2 主控板软件设计56-61
• 5.2.1 主控板主程序56-57
• 5.2.2 均衡控制程序57-58
• 5.2.3 单体电池SOC估算程序58-59
• 5.2.4 CAN通信程序59-61
• 5.3 从控板软件设计61-65
• 5.3.1 从控板主程序61-62
• 5.3.2 单体电池电压采集程序62-63
• 5.3.3 温度采集及温控程序63-65
• 第六章 试验设计与结果分析65-69
• 6.1 试验环境65-66
• 6.2 单体电池电压采集精度试验66-67
• 6.3 电池组总电压采集精度试验67-68
• 6.4 电池组总电流采集精度试验68
• 6.5 电池组温度采集精度试验68-69
• 第七章 结论69-70
• 7.1 本文总结69
• 7.2 本文展望69-70
• 参考文献70-72
• 发表论文和参加科研情况说明72-73
• 致谢73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 温家鹏;姜久春;张维戈;文锋;;电池更换模式下电池管理系统的研究[J];高技术通讯;2010年04期

2 刘文珍;范兵;;电池管理系统专利布局分析[J];中国集成电路;2011年10期

3 刘文珍;金鹏;;电池管理系统故障自诊断的系统研究[J];电气技术;2012年04期

4 姜久春;;电池管理系统的概况和发展趋势[J];新材料产业;2007年08期

5 伍星;王杰;;混合动力汽车电池管理系统的分析[J];机械制造与自动化;2008年05期

6 刘保杰;王艳;殷天明;;电动汽车电池管理系统[J];电气自动化;2010年01期

7 岳仁超;王艳;;电池管理系统的设计[J];低压电器;2010年11期

8 汪洋;;一种新型锂电池管理系统的设计与实现[J];制造业自动化;2010年14期

9 惠鸿忠;;串联混合动力公交车电池管理系统设计[J];农业装备与车辆工程;2011年03期

10 陈竹;;电池管理系统中基本物理量的采集方法[J];电动自行车;2011年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 肖秀玲;王贵明;;低成本、高性能电动车电池管理系统的研究[A];工业自动化应用实践——全国（第五届）炼钢、连铸和轧钢自动化学术会议论文集[C];2002年

2 张国辉;王金龙;;镍锌电池管理系统的设计实现[A];第二十六届中国（天津）2012IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2012年

3 陶银鹏;余强;朱德祥;;纯电动汽车分布式电池管理系统的设计与实现[A];第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C];2012年

4 黄诚刚;尹华军;;浅析锂电池、充电机电池管理系统之间的工作关系[A];西南汽车信息：2011年上半年合刊[C];2011年

5 肖秀玲;;基于现场总线技术的轻型电动车电池管理系统的设计[A];2002中国电动汽车研究与开发[C];2002年

6 胡顺玺;;纯电动汽车电池管理系统的研究[A];2012重庆汽车工程学会年会论文集[C];2012年

7 胡顺玺;;纯电动汽车电池管理系统的研究[A];西南汽车信息：2012年上半年合刊[C];2012年

8 傅尧;潘博;郑百祥;;基于主动均衡技术的电动汽车电池管理系统[A];第十四届中国科协年会第19分会场：电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年

9 杨巍;魏学哲;;先进ECU开发技术及其应用[A];中国汽车工程学会汽车电子技术分会第七届（2006）年会暨学术研讨会论文集[C];2006年

10 刘芳;高力;刘阳;;小波去噪方法在动力电池管理系统中的应用[A];2013中国汽车工程学会年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 本报记者 于丹;发展新能源汽车 电池管理系统肩负重任[N];中国高新技术产业导报;2009年

2 记者 贾婧;福田汽车与英飞凌签订合作备忘录[N];科技日报;2011年

3 记者赵文娟;拜特测控公司与丹麦一著名企业强强联手[N];宁波日报;2009年

4 本报记者 李松战;“努力在发展新能源产业中有更大作为”[N];洛阳日报;2010年

5 记者 耿挺;上理教授组团承接科技项目[N];上海科技报;2007年

6 北京国之企业专利应急和预警咨询服务中心 于立彪　郝志国 罗啸;新能源电池管理系统专利态势分析[N];中国知识产权报;2011年

7 沈睿;让轨道交通“电力十足”[N];中国航天报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张金龙;动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究[D];天津大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 马园;电池管理系统模拟测试平台的研究与实现[D];大连交通大学;2012年

2 尚鸿;锂离子电池组管理系统SOC估算方法研究[D];天津理工大学;2015年

3 杨伟;电动汽车动力电池管理系统SOC估计的研究[D];燕山大学;2015年

4 简俊鹏;纯电动汽车锂电池管理系统研究与设计[D];江西理工大学;2015年

5 郑峰;DC-DC变换器在电池管理系统中的应用研究[D];山东大学;2015年

6 杨涛;大学生方程式纯电动赛车锂电池管理系统设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 何军;动力锂电池组管理系统SOC估算研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 刘谦;适用于AGV的锂电池管理系统的设计与实现[D];西南科技大学;2015年

9 卿平勇;混合动力汽车电池管理系统故障诊断与健康管理研究[D];北京理工大学;2015年

10 彭安平;基于飞思卡尔单片机的电动汽车电池管理系统[D];电子科技大学;2014年

，

本文编号：805828