电动汽车电池保护及状态分析电路芯片的设计

发布时间：2017-07-15 09:31

  本文关键词：电动汽车电池保护及状态分析电路芯片的设计

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【摘要】：磷酸铁锂电池以其成本低、体积小、重量轻、可靠性高、容量大、电流大、无污染以及无记忆效应等特点成为了电动汽车最合适的储能装置之一。为了使磷酸铁锂电池在电动汽车使用过程中更加安全可靠,并使电池寿命得到延长,需要使用电路芯片对电池进行保护及状态分析。论文通过对磷酸铁锂电池的特性以及电池保护电路的分析研究,设计了一款适用于电动汽车的磷酸铁锂电池保护和状态分析芯片,该芯片不仅可以对电池的非正常状态作出判断并控制外部电路对电池进行保护,而且可以实现各节电池间电量的均衡,从而使电池的使用寿命得到进一步的延长。论文主要对均衡电路、SOC估算电路和保护模块进行了设计。所设计的芯片可以独立完成电池的保护、电量均衡和SOC估算等功能,并可通过改变电流路径,使芯片在防止电池过充电的同时,保证外部充电电路仍能正常工作。芯片的设计使用了华润上华公司的CSMC 0.5um CMOS工艺,通过Cadence软件对电路进行了仿真。仿真结果表明芯片可以实现电池状态的准确判断,能很好地实现电池的保护、SOC估算和电量均衡的功能,满足了设计要求。
【关键词】：磷酸铁锂电池 电池保护芯片 电量均衡
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912;U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 第一章 绪论5-9
• 1.1 课题背景5
• 1.2 国内外研究现状5-7
• 1.2.1 国外研究与发展现状5-6
• 1.2.2 国内发展现状6-7
• 1.3 论文研究的主要内容及结构安排7-9
• 第二章 磷酸铁锂电池概述9-22
• 2.1 磷酸铁锂电池结构和工作原理9-11
• 2.2 磷酸铁锂电池技术参数简介11-13
• 2.3 磷酸铁锂电池特性分析13-18
• 2.3.1 磷酸铁锂电池OCV特性。13-16
• 2.3.2 磷酸铁锂电池内阻特性16-18
• 2.4 SOC估算方法18-22
• 第三章 电路总体结构设计和应用22-26
• 3.1 芯片的工作原理22-23
• 3.2 芯片的系统结构设计23-26
• 第四章 模块设计26-58
• 4.1 电池特征采集模块26-36
• 4.1.1 电池单体电压采样电路的设计27-31
• 4.1.2 时钟数的确定及控制信号的产生31-33
• 4.1.3 采样控制电路的设计33-36
• 4.2 电池保护模块设计36-47
• 4.2.1 过压和欠压状态判断电路36-40
• 4.2.2 过流和短路状态判断电路40-44
• 4.2.3 过温状态判断电路44-46
• 4.2.4 保护控制电路设计46-47
• 4.3 均衡模块设计47-52
• 4.3.1 电池电压比较电路的设计47-49
• 4.3.2 均衡逻辑的产生49-51
• 4.3.3 均衡电路控制部分设计51-52
• 4.4 SOC估算模块的设计52-54
• 4.5 时钟源模块设计54-56
• 4.6 电平转换电路设计56-57
• 4.7 本章小结57-58
• 第五章 芯片外围电路的设计58-61
• 第六章 其他电路61-69
• 6.1 带隙基准电压源的设计61-64
• 6.1.1 带隙基准电压源的原理61
• 6.1.2 带隙基准电压源电路的设计61-64
• 6.2 运算放大器和比较器的设计64-66
• 6.3 充电判断电路的设计66-67
• 6.4 本章小结67-69
• 总结69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74

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本文编号：543304