电动汽车电池管理系统及其荷电状态估计算法研究
发布时间：2021-09-01 00:48
全球能源与环境危机使得新能源汽车取代传统燃油汽车成为必然的趋势,然而车载动力电池的成本与使用安全问题目前仍然是限制电动汽车技术发展与应用的最大阻碍。电池管理系统（BMS）作为连接动力电池与电动汽车的纽带,是确保动力电池安全与高效利用,延长电池使用寿命的重要保障,其在整车电控中的地位举足轻重。基于分布式架构的BMS在搭载大容量电池的纯电动汽车中应用最为广泛。然而该种架构需要多个从控制器与主控制器配合,通讯网络较为复杂,成本较高,且存在主、从控制器之间任务与资源分配不甚合理的问题。随着BMS中状态估计等功能越来越复杂,传统的分布式BMS架构仍然存在诸多待改进之处。状态估计算法、均衡策略等软件是BMS的核心技术。库伦计数与开路电压标定是BMS发展的初级阶段应用最多的荷电状态（SOC）估计方法,这些开环估计方法因其自身缺陷正逐渐滞后于行业技术的发展。以神经网络与机器学习为代表的黑箱算法也曾被应用到SOC估计中,但是其计算量大的特点并不适用于嵌入式微处理器的应用。基于状态空间模型的方法应用最为广泛,以何种方法辨识模型参数,提高SOC估计的精度,是目前BMS研究中有待解决的问题。此外,电池组中串并...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１国内外各家汽车厂商ＢＭＳ产品??
２．１．１传统分布式电池管理系统??单体管理单元（ＣＳＣ）与主控制器（ＢＭＵ）的通讯组网方式可以设计为菊链??式或者总线式，如图２－１所示。菊链式组网结构简单，但是任意一个ＣＳＣ的故障??都会牵连整个系统的通讯；总线式组网结构中，ＢＭＵ为每个ＣＳＣ分配唯一的地??址，ＣＳＣ之间工作在相互独立的状态下。基于这种结构的系统更为可靠，但是通??讯总线与接口的设计更为复杂。??ＣＳ＿Ｃ－３?１?ＢＭＵ??：?Ｔ??Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ???ｊ??Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ??ＣＳＣ－２?????壬—?—ｆ?ｘ???ｔ???＾?——＾————??Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ?￣ＢＭＵ￣?Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ?ＩｓｏＩａｔｉ〇ｎ?Ｉｓ〇ｌａｔｉ〇ｎ??ｔ?ｔ?ｔ?ｔ?ｚｘｚ??ＣＳＣ－１?Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ?ＣＳＣ－］?ＣＳＣ－２?ＣＳＣ－３??（ａ）菊链结构?（ｂ）总线结构??图２－１?ＣＳＣ与ＢＭＵ之间的通讯组网方式??图２－１（３）所示的菊链结构中，从０５（：－３到０８（：－１电势依次降低，变压器在??ＣＳＣ之间以及ＢＭＵ与ＣＳＣ之间搭建隔离势金。器件堆叠后的通讯方式类似于级??联的移位寄存器。ＢＭＵ执行“写命令”操作时
山东大学硕士学位论文??堆栈中位置较高的下一个器件；ＢＭＵ执行“读命令”操作时，数据通过每个器件移??位至堆栈中位置较低的下一个器件。图２－１?（ｂ）所示的总线结构中，变压器在ＢＭＵ??与ＣＳＣ之间搭建隔离势垒，ＣＳＣ沿着双绞线搭载的差分式ＳＰＩ总线进行多点连??接，形成一个并行ＳＰＩ通讯网络。ＢＭＵ为ＣＳＣ分配唯一的地址，只有被片选的??器件才有与ＢＭＵ通讯的权利，从而避免了总线上访问冲突的可能。从系统可靠??性角度出发，总线式结构是更优的选择。??传统分布式ＢＭＳ架构如图２－２所示。ＣＳＣ位于该架构的最底层，与电池存??在直接的电气连接，其内部通常设计有ＣＡＮ收发器、从控制器以及电池管理芯??片（ＢＭＩＣ）。ＣＳＣ的功能包括单体电压采集、电池电量均衡、电池组温度采集??等。内部ＣＡＮ总线上挂载着多个相互独立的ＣＳＣ，它们各自向ＢＭＵ汇总电池??电压、电流、温度等信息
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于推广卡尔曼滤波算法的SOC估算策略[J]. 夏超英,张术,孙宏涛. 电源技术. 2007(05)
[2]电池管理系统国内外现状及其未来发展趋势[J]. 廖晓军,何莉萍,钟志华,周红丽,高学峰. 汽车工程. 2006(10)
[3]我国节能与新能源汽车发展战略与对策[J]. 欧阳明高. 汽车工程. 2006(04)
[4]利用人工神经网络预测电池SOC的研究[J]. 齐智,吴锋,陈实,于卿,王国庆. 电源技术. 2005(05)
硕士论文
[1]纯电动汽车锂离子电池管理系统的研究[D]. 韦琳.哈尔滨理工大学 2015
[2]锂离子电池管理系统的设计与实现[D]. 杨帆.浙江大学 2015
[3]纯电动汽车电池管理系统的研究[D]. 张巍.北京交通大学 2008
本文编号：3375944
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１国内外各家汽车厂商ＢＭＳ产品??
２．１．１传统分布式电池管理系统??单体管理单元（ＣＳＣ）与主控制器（ＢＭＵ）的通讯组网方式可以设计为菊链??式或者总线式，如图２－１所示。菊链式组网结构简单，但是任意一个ＣＳＣ的故障??都会牵连整个系统的通讯；总线式组网结构中，ＢＭＵ为每个ＣＳＣ分配唯一的地??址，ＣＳＣ之间工作在相互独立的状态下。基于这种结构的系统更为可靠，但是通??讯总线与接口的设计更为复杂。??ＣＳ＿Ｃ－３?１?ＢＭＵ??：?Ｔ??Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ???ｊ??Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ??ＣＳＣ－２?????壬—?—ｆ?ｘ???ｔ???＾?——＾————??Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ?￣ＢＭＵ￣?Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ?ＩｓｏＩａｔｉ〇ｎ?Ｉｓ〇ｌａｔｉ〇ｎ??ｔ?ｔ?ｔ?ｔ?ｚｘｚ??ＣＳＣ－１?Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ?ＣＳＣ－］?ＣＳＣ－２?ＣＳＣ－３??（ａ）菊链结构?（ｂ）总线结构??图２－１?ＣＳＣ与ＢＭＵ之间的通讯组网方式??图２－１（３）所示的菊链结构中，从０５（：－３到０８（：－１电势依次降低，变压器在??ＣＳＣ之间以及ＢＭＵ与ＣＳＣ之间搭建隔离势金。器件堆叠后的通讯方式类似于级??联的移位寄存器。ＢＭＵ执行“写命令”操作时
山东大学硕士学位论文??堆栈中位置较高的下一个器件；ＢＭＵ执行“读命令”操作时，数据通过每个器件移??位至堆栈中位置较低的下一个器件。图２－１?（ｂ）所示的总线结构中，变压器在ＢＭＵ??与ＣＳＣ之间搭建隔离势垒，ＣＳＣ沿着双绞线搭载的差分式ＳＰＩ总线进行多点连??接，形成一个并行ＳＰＩ通讯网络。ＢＭＵ为ＣＳＣ分配唯一的地址，只有被片选的??器件才有与ＢＭＵ通讯的权利，从而避免了总线上访问冲突的可能。从系统可靠??性角度出发，总线式结构是更优的选择。??传统分布式ＢＭＳ架构如图２－２所示。ＣＳＣ位于该架构的最底层，与电池存??在直接的电气连接，其内部通常设计有ＣＡＮ收发器、从控制器以及电池管理芯??片（ＢＭＩＣ）。ＣＳＣ的功能包括单体电压采集、电池电量均衡、电池组温度采集??等。内部ＣＡＮ总线上挂载着多个相互独立的ＣＳＣ，它们各自向ＢＭＵ汇总电池??电压、电流、温度等信息
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于推广卡尔曼滤波算法的SOC估算策略[J]. 夏超英,张术,孙宏涛. 电源技术. 2007(05)
[2]电池管理系统国内外现状及其未来发展趋势[J]. 廖晓军,何莉萍,钟志华,周红丽,高学峰. 汽车工程. 2006(10)
[3]我国节能与新能源汽车发展战略与对策[J]. 欧阳明高. 汽车工程. 2006(04)
[4]利用人工神经网络预测电池SOC的研究[J]. 齐智,吴锋,陈实,于卿,王国庆. 电源技术. 2005(05)
硕士论文
[1]纯电动汽车锂离子电池管理系统的研究[D]. 韦琳.哈尔滨理工大学 2015
[2]锂离子电池管理系统的设计与实现[D]. 杨帆.浙江大学 2015
[3]纯电动汽车电池管理系统的研究[D]. 张巍.北京交通大学 2008
本文编号：3375944
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