純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)研究與設(shè)計

【摘要】：能源日益緊缺和環(huán)境污染加劇是人類世界面臨的兩大突出性難題。近些年來,國內(nèi)傳統(tǒng)汽車行業(yè)得到了快速的發(fā)展,汽車總量呈現(xiàn)了階梯式的遞增趨勢。傳統(tǒng)汽車行業(yè)在服務(wù)經(jīng)濟(jì)增長和人們生活需求的同時,也大大增加了資源消耗和環(huán)境污染。有著低功耗、低噪聲、零污染特點的純電動汽車,被公認(rèn)為是未來汽車。動力鋰電池有著十分突出的儲能和動力性能,被認(rèn)為是當(dāng)前純電動汽車最合適的動力裝置。但是,如果缺乏優(yōu)秀的電池管理技術(shù),動力鋰電池成組以后的性能表現(xiàn)會遠(yuǎn)低于單個電池,在電動汽車身上則表現(xiàn)出行駛里程短、安全性低、后期電池更換成本高等問題。因此,純電動汽車要想得到市場的認(rèn)可,就必須克服這一難題,提高純電動汽車這一新型產(chǎn)品的競爭力。本文首先研究分析了鋰電池的基本工作特性,對電池管理系統(tǒng)中的電池荷電狀態(tài)(SOC)估算、均衡管理、最大功率預(yù)測、絕緣管理等幾個方面進(jìn)行了重點研究。鋰電池SOC是直接反應(yīng)汽車剩余行駛里程的指標(biāo),它的精確估算是目前研究的瓶頸和重點之一。本文先以戴維南(Thevenin)模型為系統(tǒng)模型,介紹了如何運用擴(kuò)展卡爾曼濾波法實現(xiàn)對電池SOC的估計,并根據(jù)該模型的固有缺陷以及鋰電池的工作特性,提出了一種新式的基于雙模型的擴(kuò)展卡爾曼濾波法估算SOC。均衡管理可以有效的提高鋰電池組的不一致性,目前的均衡管理系統(tǒng)中常把鋰電池端電壓作為均衡對象,利用均衡電路使各電池的端電壓保持一致。但電壓的一致性并不能切實的增加電池組的可用容量。因此,本文在以反激變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為均衡電路的基礎(chǔ)上,通過保持鋰電池之間SOC的一致性,以實現(xiàn)電池之間真正意義上的均衡。本文中純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)的硬件框架,采用了集中-分散式的結(jié)構(gòu)。上層主控制器為TMS320F2812型DSP,它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的主要工作,包括均衡管理、電量估算、安全管理、充放電控制、故障處理、數(shù)據(jù)處理等。底層控制器由Atmega32單片機(jī)構(gòu)成,每個單片機(jī)負(fù)責(zé)8個電池的電壓和溫度的采集,以及對應(yīng)均衡單元的控制。主控DSP和整車控制器、底層單片機(jī)以及充電機(jī)之間的通信都通過CAN總線實現(xiàn)。本文系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計,采用了模塊化、結(jié)構(gòu)化的思想,分別對系統(tǒng)的主程序以及各功能模塊進(jìn)行了設(shè)計。文章最后對鋰電池等效模型以及EKF法估算SOC進(jìn)行了仿真驗證,并對系統(tǒng)的部分?jǐn)?shù)據(jù)采集電路和均衡模塊進(jìn)行了測試,仿真和測試結(jié)果表明:采集電路和估算方法達(dá)到了設(shè)計要求。 【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 電池管理系統(tǒng) 動力鋰電池 均衡 SOC估算
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72;U463.63
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題來源與研究意義10-11
• 1.2 電動汽車電池管理系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 電池管理系統(tǒng)功能概述13
• 1.4 課題的主要內(nèi)容13-15
• 第二章 鋰電池特性分析及BMS關(guān)鍵技術(shù)研究15-41
• 2.1 常用動力電池15
• 2.2 鋰電池特性15-18
• 2.2.1 鋰電池工作過程15-16
• 2.2.2 鋰電池充電特性16-17
• 2.2.3 鋰電池極化17
• 2.2.4 鋰電池電壓與SOC關(guān)系17-18
• 2.3 鋰電池SOC估算18-29
• 2.3.1 SOC定義18
• 2.3.2 SOC的影響因素18-20
• 2.3.3 常用SOC估算方法20-23
• 2.3.4 鋰電池的等效模型及參數(shù)辨識23-26
• 2.3.5 擴(kuò)展卡爾曼濾波法估算鋰電池SOC26-27
• 2.3.6 基于雙模型擴(kuò)展卡爾曼濾波的SOC估算27-29
• 2.4 鋰電池成組特性29-32
• 2.4.1 電池組連接方式及可靠性分析29-31
• 2.4.2 電池組的不一致性31
• 2.4.3 電池組一致性評價31-32
• 2.5 鋰電池分選技術(shù)32-33
• 2.6 均衡管理33-38
• 2.6.1 均衡管理分類33-34
• 2.6.2 均衡控制對象34-35
• 2.6.3 均衡電路35-38
• 2.7 最大充放電功率預(yù)測38-39
• 2.8 純電動汽車絕緣檢測技術(shù)39-40
• 2.9 本章小結(jié)40-41
• 第三章 純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)硬件設(shè)計41-52
• 3.1 純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)研究41-42
• 3.2 純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計42
• 3.3 主控制級硬件設(shè)計42-46
• 3.3.1 主控芯片選型及外圍電路設(shè)計42-44
• 3.3.2 總電壓采集電路設(shè)計44
• 3.3.3 總電流采集電路設(shè)計44-45
• 3.3.4 充放電控制電路設(shè)計45
• 3.3.5 CAN通信設(shè)計45-46
• 3.3.6 風(fēng)扇控制電路設(shè)計46
• 3.4 底層控制級硬件設(shè)計46-50
• 3.4.1 底層單片機(jī)選型46-47
• 3.4.2 單體電池電壓測量電路硬件設(shè)計47-48
• 3.4.3 溫度采集電路設(shè)計48
• 3.4.4 均衡管理方案設(shè)計48-49
• 3.4.5 反激變壓器設(shè)計49-50
• 3.4.6 MOSFET管選型及其驅(qū)動電路設(shè)計50
• 3.5 硬件抗干擾措施50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計52-62
• 4.1 上層主控制級序設(shè)計52-58
• 4.1.1 主控程序設(shè)計52-53
• 4.1.2 故障診斷處理程序設(shè)計53-54
• 4.1.3 SOC估算程序設(shè)計54
• 4.1.4 充電控制程序設(shè)計54-55
• 4.1.5 均衡控制程序設(shè)計55-56
• 4.1.6 CAN通信程序設(shè)計56-58
• 4.2 底層控制級程序設(shè)計58-60
• 4.2.1 底層單片機(jī)主控程序設(shè)計58
• 4.2.2 單體電壓采集程序設(shè)計58-59
• 4.2.3 溫度采集程序設(shè)計59-60
• 4.3 上位機(jī)監(jiān)控設(shè)計60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 仿真與實驗驗證62-68
• 5.1 實驗平臺與設(shè)備62
• 5.2 鋰電池建模仿真62-63
• 5.3 鋰電池SOC仿真63-65
• 5.3.1 基于Thevenin的EKF估算鋰電池SOC仿真63-64
• 5.3.2 基于雙模型的EKF估算鋰電池SOC仿真64-65
• 5.4 系統(tǒng)功能測試65-67
• 5.4.1 電壓采集實驗65-66
• 5.4.2 電流采集實驗66
• 5.4.3 溫度采集實驗66-67
• 5.4.4 均衡系統(tǒng)測試67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果73-74

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

基于先進(jìn)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的HEV動力鋰離子電池SOC估計(英文)    付主木;趙瑞;

基于CAN總線的汽車故障診斷系統(tǒng)研究與設(shè)計    張宏;詹德凱;林長加;

電動汽車發(fā)展分析    亢鳳林;李軍民;

車用動力鋰離子電池單體不一致性問題研究綜述    戴海峰;王楠;魏學(xué)哲;孫澤昌;王佳元;

電動汽車鋰電池SOC估算研究    姜安娜;逄海燕;李立偉;王虹;

電動汽車電氣絕緣檢測方法的研究    黃勇,陳全世,陳伏虎

純電動汽車用磷酸亞鐵鋰電池管理系統(tǒng)    張楊

鋰離子電池特性建模與SOC估算研究    盧杰祥

我國汽車尾氣污染防治政策研究    宗芳

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的HEV動力鋰電池組能量管理策略    趙瑞

混合動力汽車電池模型辨識及SOC估計方法研究    田甜

純電動汽車鋰離子電池組均衡策略研究及系統(tǒng)實現(xiàn)    郝曉偉

電動汽車智能在線絕緣檢測裝置研究    吳振軍;王麗芳;

基于FPGA的電動汽車漏電保護(hù)裝置的設(shè)計    畢路;魏學(xué)哲;孫澤昌;

動力鋰離子電池管理系統(tǒng)的研究進(jìn)展    雷晶晶;李秋紅;陳立寶;張金頂;王太宏;

電動汽車電池組絕緣檢測方法的研究    黎林;姜久春;

新型電動汽車絕緣檢測方法研究    郭宏榆;姜久春;溫家鵬;王嘉悅;

汽車故障診斷系統(tǒng)的研究情況綜述    宋春華;許光偉;

地鐵列車車載故障診斷系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)    李國正;譚南林;王山石;

一種動力電池主動維護(hù)管理系統(tǒng)    張智勇;李欣硯;劉曉麗;王吉凱;

基于自適應(yīng)理論的鋰離子電池SOC估計    朱小平;張濤;

基于抗差UKF的動力鋰電池SOC估計算法研究    汪秋婷;肖鐸;金暉;

輕型汽油車排放控制故障診斷方法及離線診斷技術(shù)研究    胡杰

車用燃料電池系統(tǒng)故障診斷與維護(hù)若干關(guān)鍵問題研究    全睿

SOPC Plus協(xié)同設(shè)計架構(gòu)及在AMT中的應(yīng)用研究    綦聲波

輕型汽油車遠(yuǎn)程監(jiān)測及故障診斷技術(shù)研究    曹愷

基于鋰離子動力電池的純電動汽車能量管理系統(tǒng)控制策略與優(yōu)化    董冰

TiO_2催化分解汽車尾氣瀝青路面材料研究    張文剛

磷酸鐵鋰電池荷電狀態(tài)估計方法的研究    朱政

基于數(shù)據(jù)模型融合的電動車輛動力電池組狀態(tài)估計研究    熊瑞

純電動汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)及高壓安全策略研究    王佳

蓄電池組均衡器及均衡策略研究    劉紅銳

基于技術(shù)預(yù)見的吉林省電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑研究    劉智喜

電動汽車有源在線絕緣監(jiān)測裝置的研究與開發(fā)    王嘉悅

輕型純電動客車動力系統(tǒng)的建模仿真及測試評價的研究    占銳

CAN/FlexRay總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理與診斷協(xié)議的研究    張參參

ISO 15765協(xié)議的研究與實現(xiàn)    周濤

電動汽車儲能技術(shù)研究    曹正

純電動汽車高壓電安全管理系統(tǒng)研究與設(shè)計    宋炳雨

電池測試系統(tǒng)服務(wù)器的設(shè)計與應(yīng)用    謝云鵬

用于鋰離子電池鋼殼的鍍鎳鈷鋼帶制備工藝及耐蝕性研究    李瑋

純電動汽車鋰電池組溫度場研究及散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化    林國發(fā)

磷酸鐵鋰電池模型參數(shù)辨識與SOC估算    侯幽明;陳其工;江明;

鋰離子電池管理系統(tǒng)研究    劉靈芝;

納米技術(shù)在凈化汽車尾氣方面的應(yīng)用研究    褚潤;張國珍;謝紅剛;

探討汽車尾氣污染危害與對策    李濱丹;吳寧;

無軌電車用鋰離子電池管理系統(tǒng)的研究    溫家鵬;姜久春;張維戈;文鋒;

基于Blackfin的鋰電池管理系統(tǒng)    陳任;鄧清勇;鄺利丹;李鳳姣;

動力鋰離子電池管理系統(tǒng)的研究    劉正耀;其魯;戴嘉昆;李揚;

輔助混合動力電動汽車技術(shù)研究(Ⅶ)——混合動力電動汽車電池荷電狀態(tài)估計    張彥琴;周大森;

基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的航空刀具磨損狀態(tài)識別    聶鵬;諶鑫;徐濤;孫寶林;

航空鋁合金針孔缺陷自動分級的圖像處理方法    吳鑫;齊鉑金;張健合;

HEV鋰離子電池組管理關(guān)鍵技術(shù)研究    吳鐵洲

純電動汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)問題的研究    石慶升

基于多點頻譜法的動力電池一致性研究    劉英男

純電動大巴磷酸鐵鋰動力電池監(jiān)測與SOC估計    陳洪圖

電動汽車用動力電池電量估計算法研究及硬件實現(xiàn)    趙洪輝

動力鋰電池組均衡技術(shù)研究    李索宇

動力電池組均衡研究與設(shè)計    王旭光

基于卡爾曼濾波的動力電池組SOC精確估計    徐杰

基于儲能電感的動態(tài)雙向無損均衡電路的研究    高敏

礴酸鐵鋰電池組SOC動態(tài)估算策峭及其均衡技術(shù)的研究    萬獎獎

鋰離子電池組模塊化均衡系統(tǒng)研究    楊傲馳

電動汽車電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究    楊春雷

電池更換模式下電池管理系統(tǒng)的研究    溫家鵬;姜久春;張維戈;文鋒;

電池管理系統(tǒng)專利布局分析    劉文珍;范兵;

電池管理系統(tǒng)故障自診斷的系統(tǒng)研究    劉文珍;金鵬;

電池管理系統(tǒng)的概況和發(fā)展趨勢    姜久春;

混合動力汽車電池管理系統(tǒng)的分析    伍星;王杰;

電動汽車電池管理系統(tǒng)    劉保杰;王艷;殷天明;

電池管理系統(tǒng)的設(shè)計    岳仁超;王艷;

一種新型鋰電池管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)    汪洋;

串聯(lián)混合動力公交車電池管理系統(tǒng)設(shè)計    惠鴻忠;

電池管理系統(tǒng)中基本物理量的采集方法    陳竹;

低成本、高性能電動車電池管理系統(tǒng)的研究    肖秀玲;王貴明;

鎳鋅電池管理系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)    張國輝;王金龍;

純電動汽車分布式電池管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)    陶銀鵬;余強(qiáng);朱德祥;

淺析鋰電池、充電機(jī)電池管理系統(tǒng)之間的工作關(guān)系    黃誠剛;尹華軍;

基于現(xiàn)場總線技術(shù)的輕型電動車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計    肖秀玲;

純電動汽車電池管理系統(tǒng)的研究    胡順璽;

純電動汽車電池管理系統(tǒng)的研究    胡順璽;

基于主動均衡技術(shù)的電動汽車電池管理系統(tǒng)    傅堯;潘博;鄭百祥;

先進(jìn)ECU開發(fā)技術(shù)及其應(yīng)用    楊巍;魏學(xué)哲;

小波去噪方法在動力電池管理系統(tǒng)中的應(yīng)用    劉芳;高力;劉陽;

發(fā)展新能源汽車 電池管理系統(tǒng)肩負(fù)重任    本報記者 于丹

福田汽車與英飛凌簽訂合作備忘錄    記者 賈婧

拜特測控公司與丹麥一著名企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手    記者趙文娟

“努力在發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)中有更大作為”    本報記者 李松戰(zhàn)

上理教授組團(tuán)承接科技項目    記者 耿挺

新能源電池管理系統(tǒng)專利態(tài)勢分析    北京國之企業(yè)專利應(yīng)急和預(yù)警咨詢服務(wù)中心 于立彪　郝志國 羅嘯

讓軌道交通“電力十足”    沈睿

動力電池組SOC估算及均衡控制方法研究    張金龍

電池管理系統(tǒng)模擬測試平臺的研究與實現(xiàn)    馬園

鋰離子電池組管理系統(tǒng)SOC估算方法研究    尚鴻

電動汽車動力電池管理系統(tǒng)SOC估計的研究    楊偉

純電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)研究與設(shè)計    簡俊鵬

DC-DC變換器在電池管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    鄭峰

大學(xué)生方程式純電動賽車鋰電池管理系統(tǒng)設(shè)計    楊濤

動力鋰電池組管理系統(tǒng)SOC估算研究    何軍

鋰電池管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)    周亞楠

混合動力汽車電池管理系統(tǒng)的研究    闕子揚

鋰電池管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計    喬思潔