电动汽车用电池管理系统设计

发布时间：2017-10-29 07:15

  本文关键词：电动汽车用电池管理系统设计

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【摘要】：随着化石能源危机和环境问题的逐渐加剧,电动汽车替代传统汽车已成为必然趋势,动力电池作为电动车中的关键部件也取得了飞速发展。但是电动车的发展过程中还有很多问题需要解决,其中电池管理系统技术关系到动力电池的使用安全、使用寿命及电动车的续航里程,因此研究电池管理系统对动力电池进行管理和维护具有重要的意义。本文在对电动汽车所需电池管理系统功能分析的基础之上开发了一套完整的电池管理系统。本文针对电动汽车的应用,设计了完整的电池管理系统。首先通过对电动汽车对电池管理系统的功能需求进行分析,得出了电池管理系统所应具备的基本功能。考虑电池管理系统的实用性与成本,确定了电池管理系统应具备电池状态监测功能,电池状态分析中的剩余荷电量(SOC, State Of Charge), SOC估计功能,电池安全保护功能,能量管理中的充放电控制功能以及电池信息管理这几个功能。然后,通过对常用电池管理系统的拓扑结构进行了分析选型,考虑电池管理系统的适用性,最终选择了更加适用于多电池单体、多电池包应用场景的基于控制器局域网络(Controller Area Network), CAN的分散式电池管理系统。根据电池管理系统的功能需求,完成了电池管理系统主控制器、从控制器的电路设计,人机交互显示器选型,并完成了电池高压配电箱的设计以及电池包热管理方案设计。然后,对电池管理系统的软件功能拓扑及其软件的分层结构进行了分析,以LTC6802驱动程序为例介绍了硬件驱动程序的设计工作,并简单叙述了应用程序的功能。分别介绍了SOC的估计策略及其软件实现、故障诊断、充电控制策略功能的软件算法等,完成了电池管理系统主从控制器程序流程图设计。从而设计出了完整的电池管理系统最后,将所设计的电池管理系统应用于实验台架,通过对比分析,验证了该电池管理系统功能能够满足设计需求。
【关键词】：电动汽车 电池管理系统 SOC估计 故障诊断
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的目的和意义10-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 国外电池管理系统研究现状13-15
• 1.2.2 国内电池管理系统研究现状15-16
• 1.3 本文的主要工作和各章节安排16-18
• 第2章 电池管理系统系统与功能设计18-30
• 2.1 电池管理系统功能需求18-28
• 2.1.1 电池状态监测18-20
• 2.1.2 电池状态分析20-21
• 2.1.3 电池安全保护21-22
• 2.1.4 能量控制管理22-27
• 2.1.5 电池信息管理27-28
• 2.2 电池管理系统拓扑结构28-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 电池管理系统硬件设计30-46
• 3.1 从控制器硬件设计30-31
• 3.2 主控制器硬件设计31-32
• 3.3 人机交互设计32
• 3.4 高压配电箱设计32-33
• 3.5 硬件电路设计33-45
• 3.5.1 主芯片选型34
• 3.5.2 电压转换电路设计34-35
• 3.5.3 电池单体电压测量电路35-37
• 3.5.4 电池温度测量电路37
• 3.5.5 电池组总电压的采集37-38
• 3.5.6 电池组电流采集电路38-39
• 3.5.7 电池组绝缘电阻的测量电路39-40
• 3.5.8 电池组热管理40-41
• 3.5.9 执行器控制电路41-42
• 3.5.10 通信电路42-43
• 3.5.11 数据存储电路43-44
• 3.5.12 时钟电路44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第4章 电池管理系统软件设计46-55
• 4.1 软件的层次结构46-48
• 4.1.1 硬件驱动程序47-48
• 4.1.2 应用层程序48
• 4.2 SOC估计算法程序48-51
• 4.3 充电控制策略51-52
• 4.4 故障诊断52-53
• 4.5 控制器程序设计53-54
• 4.5.1 从控制器程序设计53-54
• 4.5.2 主控制器程序设计54
• 4.6 本章小结54-55
• 第5章 电动汽车BMS实验测试55-60
• 5.1 实验台架介绍55-56
• 5.2 电压采集精度验证56-57
• 5.3 电流采集精度验证57-58
• 5.4 电池SOC估计精度验证58-59
• 5.5 故障诊断验证59
• 5.6 本章小结59-60
• 第6章 总结与展望60-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间取得的其它成果65-66
• 致谢66-67
• 作者简介67

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本文编号：1111947