电动汽车电池管理系统研究

发布时间：2017-05-11 03:00

  本文关键词：电动汽车电池管理系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 电动汽车引领着汽车技术的发展方向,从20世纪末发展起来的现代电动汽车具有低排放甚至零排放、热辐射低、噪音低且环境友好等特点,是节能、环保和可持续发展的新型交通工具,具有广阔的发展前景。在产业过程中,蓄电池及其管理系统作为主要的动力源部件是其中最为重要的一个环节之一。 电池管理系统能够实现实时监测电池参数并估计其荷电状态(SOC),为驾驶员提供剩余电量、续驶里程等信息；能防止电池过充、过放、过压、过流、过高温,其优劣直接决定着动力电池组的使用寿命,一个合适的电池管理系统能够在充分发挥电池优越性能的同时,给予电池最佳的保护,保证电池性能,延长电池寿命,降低电动汽车运行成本。 本文介绍了电动汽车的发展情况以及国内外的电池管理系统的发展概况以及研究电池管理系统的紧迫性和重要性。接着介绍了现有的荷电状态SOC估计方法,分析其优缺点后,结合本文的硬件特点和使用环境,概述了模糊逻辑的原理,在此基础上建立了一种基于模糊逻辑的SOC预测模型,并给出了相应的建模过程和仿真结果。电池管理系统的一个难点是电池单体均衡,在分析现有的电池单体均衡方法后采用英飞凌的均衡管理方案为基础,引入变压器储能的思想,通过局部充放电的原理来实现单体均衡。本文还针对电池管理系统的难点设计了主从式的电池管理系统架构,详细阐述了系统的测量模块,主板控制模块,CAN通讯模块等的硬件接口电路设计。并在各个硬件模块的基础上给出了相应的软件设计,采用二阶巴特沃斯滤波器提高了系统的软件抗干扰能力。 系统在线测试和硬件在环仿真结果表明,SOC的模糊预测估计能满足系统的精度要求。实验还表明,电压、电流、温度等各项数据的误差都在规定的范围内,总电压测量误差小于0.5%,总电流测量误差小于0.5%,温度测量误差小于0.5℃,符合设计要求。
【关键词】：电池管理系统 荷电状态 模糊预测 均衡管理
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U463.6;U469.722
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 电动汽车的发展概述11-13
• 1.2 电池管理系统的功能发展13-19
• 1.2.1 国外电池管理研究现状13-15
• 1.2.2 国内电池管理研究现状15-17
• 1.2.3 电动汽车电池管理系统的功能17-19
• 1.3 本文研究的主要内容19-21
• 第2章 NI-MH电池SOC估计研究21-35
• 2.1 NI-MH电池概述21-26
• 2.1.1 Ni-MH电池的工作原理21-23
• 2.1.2 Ni-MH电池的电特性及技术参数23-26
• 2.2 SOC估算的定义及其数学模型26-28
• 2.2.1 SOC估算的意义26
• 2.2.2 SOC估算的影响因素和难点26-27
• 2.2.3 SOC估算的定义和数学模型27-28
• 2.3 SOC的估算方法概述28-31
• 2.3.1 安时计量法28-29
• 2.3.2 开路电压法29
• 2.3.3 内阻法29-30
• 2.3.4 卡尔曼滤波法30
• 2.3.5 神经网络法30-31
• 2.4 基于模糊逻辑的SOC预测方法31-35
• 2.4.1 模糊预测的原理31-33
• 2.4.2 SOC模糊预测模型的建立33-35
• 第3章 电池均衡管理的方案设计35-41
• 3.1 电池均衡管理的概念和意义35-36
• 3.2 现有的电池均衡方法36-37
• 3.3 本文所采用的均衡设计37-41
• 3.3.1 方案构架37-38
• 3.3.2 工作原理38-40
• 3.3.3 单体电压均衡软件设计40-41
• 第4章 电池管理系统的硬件软件设计41-60
• 4.1 电池管理系统结构及机械特性41-43
• 4.1.1 电池管理系统结构41-42
• 4.1.2 电池管理系统机械特性42-43
• 4.2 主控制板硬件设计43-47
• 4.2.1 主控芯片43-44
• 4.2.2 电源设计44
• 4.2.3 总电压检测设计单元44-45
• 4.2.4 电流检测单元设计45
• 4.2.5 过电流检测单元设计45-46
• 4.2.6 漏电流检测单元设计46-47
• 4.3 采集板硬件设计47-50
• 4.3.1 XC886芯片功能及特点47
• 4.3.2 单体电压检测电路设计47-48
• 4.3.3 热管理模块设计48-50
• 4.4 CAN总线硬件设计50-51
• 4.4.1 CAN总线技术特点50
• 4.4.2 CAN总线接口电路设计50-51
• 4.5 系统的部分软件流程图51-55
• 4.5.1 软件总流程图51-52
• 4.5.2 温度测量软件设计52-54
• 4.5.3 电流、电压测量软件设计54-55
• 4.6 CAN通信模块软件设计55-57
• 4.6.1 通信协议的制定55-56
• 4.6.2 CAN模块子程序流程图56-57
• 4.7 系统抗干扰设计57-59
• 4.7.1 硬件抗干扰设计57-58
• 4.7.2 软件抗干扰设计58-59
• 4.8 本章小结59-60
• 第5章 实验结果与分析60-65
• 5.1 实验环境60
• 5.2 基于MAMDANI的SOC模糊预测60-62
• 5.2.1 仿真模型60-61
• 5.2.2 隶属度函数61-62
• 5.3 仿真结果62-64
• 5.4 电池包测试实验64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 附录 攻读学位期间学术成果70

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 夏正鹏;汪兴兴;倪红军;袁银男;廖萍;;电动汽车电池管理系统研究进展[J];电源技术;2012年07期

2 何代杰;王泽京;李庆东;何培祥;明莉;徐波;;微型纯电动汽车电池管理系统的设计与研究[J];西南大学学报(自然科学版);2012年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 杨春雷;电动汽车电池管理系统关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

2 王泽京;微型纯电动汽车电池管理系统的设计与研究[D];西南大学;2012年

3 辛乃龙;纯电动汽车锂离子动力电池组热特性分析及仿真研究[D];吉林大学;2012年

4 方明杰;锂离子电池管理系统及SOC估算研究[D];安徽大学;2012年

5 张万兴;电动汽车动力电池剩余容量和续驶里程预测研究[D];合肥工业大学;2012年

  本文关键词：电动汽车电池管理系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：356050