混合动力电动汽车电池管理系统的可靠性分析与设计

【摘要】： 动力蓄电池是混合动力电动汽车(HEV)的动力源泉之一,目前制约包括HEV在内的各种电动汽车发展的关键因素之一,是动力蓄电池的性能指标不理想。要使各种电动汽车能与传统内燃机汽车相竞争,关键是提高动力蓄电池的性能。就现有动力蓄电池而言,如何实现无损电池的充电策略、实时监控电池的充放电状态、避免过充过放以确保电池组的性能和寿命,如何对电池进行实时或定期的自动诊断和维护,最大限度地保证电池的可靠运行。这些问题都需要通过开发有效合理的电池管理系统(BMS)来加以解决。 嵌入式系统的工作环境比较复杂,大多处于强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中,加之系统自身也产生各种电磁噪声,这些干扰使系统不能正常工作、控制误差加大,严重时会使系统失灵,甚至造成巨大的损失。电池管理系统作为一种嵌入式系统,其工作环境较之普通嵌入式系统的工作环境,更加恶劣。因此,如何提高电池管理系统的可靠性就成为系统研制成功的关键所在。 提高嵌入式系统可靠性的技术可分为硬件和软件两个方面,仅采用硬件技术,如电磁隔离、去耦滤波、噪声补偿等,仍有一些频段的干扰侵入系统,不能完全满足应用系统的要求。还需要采用一些软件抗干扰的技术。硬件技术和软件技术的巧妙结合,是提高嵌入式系统可靠性的有力手段。 本文致力于电池管理系统的可靠性分析与设计,深入探讨了影响系统可靠性的各方面因素,同时对系统可靠性进行了改进设计。经过试验验证,改进后电池管理系统可以安全可靠的运行,从而保证电池系统可靠运行完成预定功能。 【关键词】：电池管理系统 可靠性 干扰
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U463.63
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-11
• 1.1 研究目的9
• 1.2 课题来源9-10
• 1.3 研究内容10-11
• 2 电池管理系统发展及研究现状11-15
• 2.1 混合动力电动车管理系统的发展11-13
• 2.1.1 蓄电池管理系统发展的第一个阶段11-12
• 2.1.2 蓄电池管理系统发展的第二个阶段12-13
• 2.2 混合动力电动汽车电池管理系统的国内外研究现状13-15
• 3 电池管理系统的可靠性设计要求及设计原则15-17
• 3.1 可靠性设计要求15-16
• 3.2 可靠性设计原则16-17
• 4 提高电池管理系统可靠性的硬件方法17-43
• 4.1 电压采集功能模块可靠性分析及设计措施17-20
• 4.2 电流采集功能模块可靠性分析及设计措施20-21
• 4.3 温度采集功能模块可靠性分析及设计措施21-22
• 4.4 各采样功能模块通用部分的可靠性分析及设计措施22-25
• 4.4.1 采样电路中运算放大器的使用22-23
• 4.4.2 采样电路中A/D变换器的使用23-25
• 4.4.3 抗信号传输过程产生的干扰25
• 4.5 输出控制功能模块可靠性分析及设计措施25-26
• 4.6 CPU功能模块可靠性分析及设计措施26-30
• 4.6.1 集成度高的单片机26-27
• 4.6.2 复位电路和时钟电路27-30
• 4.7 通讯功能模块可靠性分析及设计措施30-31
• 4.8 电源功能模块可靠性分析及设计措施31-34
• 4.8.1 电源的隔离31-32
• 4.8.2 电源自锁32-34
• 4.9 其他功能模块可靠性分析及设计措施34-35
• 4.10 印制电路板设计35-38
• 4.10.1 电磁兼容性设计36
• 4.10.2 接地设计36-37
• 4.10.3 热设计37-38
• 4.10.4 印制电路板尺寸和元器件布局38
• 4.11 系统设计中电子元器件可靠性措施38-40
• 4.11.1 元器件的选择38
• 4.11.2 元器件的筛选及系统的老化38-39
• 4.11.3 降额使用39
• 4.11.4 容差与漂移设计39-40
• 4.12 系统的接地40
• 4.12.1 地的含义40
• 4.12.2 接地的目的40
• 4.12.3 电池管理系统中地线的处理40
• 4.13 硬件电路各功能模块可靠性设计所参照的基本原则40-43
• 5 提高电池管理系统可靠性的软件方法43-49
• 5.1 软件滤波43-45
• 5.2 转换时限的软件可靠性设计45-46
• 5.3 容错技术46-47
• 5.4 零点误差及零点漂移的软件补偿47-49
• 5.4.1 零点误差47-48
• 5.4.2 零点漂移48-49
• 6 结论与展望49-52
• 6.1 结论49-51
• 6.2 未来工作展望51-52
• 参考文献52-54
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文54-55
• 致谢55

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