纯电动汽车电池管理系统的设计

【摘要】：近些年，随着人们生活水平的提高，我国居民汽车持有量持续增长，且绝大部分汽车行驶在城市道路上，众多的汽车尾气排放导致城市空气质量严重恶化，雾霾天气时有发生。开发和推广电动汽车能够有效缓解城市空气污染问题。 作为电动汽车的关键技术之一，电池管理系统在电动汽车运行过程发挥着重要作用，其作用是使电动汽车更合理的利用电池包的能量，增加电动汽车的续驶里程，提高整车的安全性。 本文主要从电池管理系统的电池剩余电量估算（State of Charge, SOC）、电池组均衡控制管理两个方面进行研究。 在电池剩余电量估算方面，本文在研究了目前常用的剩余电量估算方法后，选取基于卡尔曼滤波法的剩余电量估算作为本文的估算方法，然后对该方法进行了仿真验证，证明了该方法应用在剩余电量估算上的有效性。 在电池组均衡控制管理方面，本文选取以电感为储能元件的非能耗型均衡控制方案，对所选方案进行了初步仿真验证，仿真结果表明该方法切实有效，最后针对本文选取的非能耗型均衡控制方案进行了均衡控制驱动信号电路原理设计。 在理论研究的基础上，本文完成了基于专业电池管理芯片LTC6802的电池信息采集板和均衡驱动信号控制板的设计制作，完成了基于TMS320F2812的部分软件设计及调试工作。 【关键词】：电动汽车 电池管理系统 荷电状态估算 卡尔曼滤波 电池组均衡控制
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-16
• 1.1 课题研究目的及意义10-11
• 1.2 纯电动汽车电池管理系统概述11-13
• 1.2.1 纯电动汽车电池管理系统功能介绍11-12
• 1.2.2 纯电动汽车电池管理系统整体结构分析12-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.3.1 国外发展现状13-14
• 1.3.2 国内发展现状14-15
• 1.3.3 存在的主要问题15
• 1.4 课题研究的主要内容15-16
• 第二章 电池管理系统荷电状态估算策略研究16-26
• 2.1 电池管理系统 SOC 估算方法概述16-18
• 2.1.1 安时计量法16
• 2.1.2 开路电压法16-17
• 2.1.3 模糊逻辑及神经网络法17
• 2.1.4 卡尔曼滤波法17-18
• 2.2 扩展卡尔曼滤波法的 SOC 估算18-23
• 2.2.1 电池模型选取18-20
• 2.2.2 电池模型参数辨识20-21
• 2.2.3 卡尔曼滤波算法的实现21-23
• 2.3 卡尔曼滤波法的 SOC 估算算法仿真分析23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 电池管理系统均衡控制策略研究26-40
• 3.1 电池管理系统均衡控制方案分析26-28
• 3.1.1 电池管理系统均衡控制概述26
• 3.1.2 常用均衡控制方案分类及比较26-28
• 3.2 基于电容非能耗型均衡控制方案仿真分析28-31
• 3.2.1 电容均衡控制方案分析28
• 3.2.2 电容均衡控制方案仿真研究28-31
• 3.3 基于电感非能耗型均衡控制方案仿真分析31-34
• 3.3.1 电感均衡控制方案分析31-32
• 3.3.2 电感均衡控制方案仿真研究32-34
• 3.4 均衡控制方案的选取34-35
• 3.5 电感非能耗均衡控制方法的电路原理实现35-39
• 3.5.1 均衡电路整体结构分析35
• 3.5.2 电压采集电路35-36
• 3.5.3 均衡控制信号电路36-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 电池管理系统的软硬件设计40-59
• 4.1 电池管理系统的总体设计方案40-41
• 4.2 电池管理系统的硬件设计41-51
• 4.2.1 主控制板硬件电路设计41-45
• 4.2.2 采集板硬件电路设计45-51
• 4.3 电池管理系统的软件设计51-58
• 4.3.1 电池管理系统主程序51-52
• 4.3.2 系统初始化子程序52
• 4.3.3 电池总电压/总电流采集子程序52-53
• 4.3.4 电池包单体电池电压采集子程序53-54
• 4.3.5 均衡控制子程序54
• 4.3.6 充电管理子程序54-55
• 4.3.7 SOC 估算子程序55-56
• 4.3.8 安全监控子程序56-58
• 4.3.9 数据存取子程序58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 电池管理系统的软硬件调试59-65
• 5.1 串联电池组单体电池电压采集调试59-61
• 5.2 均衡控制信号板电路调试61-63
• 5.3 本章小结63-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 工作总结65
• 6.2 后期展望65-67
• 参考文献67-70
• 发表论文和科研情况说明70-71
• 致谢71-72

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