论文题目：电动汽车电池管理系统的研究
摘要：目前电动汽车的发展在我国获得了大力推广,正处于迅速发展的时期。电池管理系统作为电动汽车的动力源的管家,主要负责对电动汽车的动力电池组进行检测管理,保证电动汽车能够获得稳定的动力输出和安全的行驶过程。本文首先对锂电池的工作特性进行了研究,接着结合锂电池的工作特性对电池管理系统的功能及其实现方法还有电池管理系统拓扑结构进行了详细的探讨,为电池管理系统的设计提供理论支持。然后针对电池管理系统中的热点研究问题——电池SoC估算和电池均衡进行了研究分析,后结合实际情况,为设计的电池管理系统确定了电池SoC估算和电池均衡方案。本文结合电池管理系统功能和结构的研究,以一个高压串联电池组为管理对象,重点对电池管理系统的硬件设计思路和软件设计过程进行了分析。电池管理系统的硬件设计过程首先通过确定整体结构和通讯方式,接着按照功能模块划分设计的方法,在硬件设计过程中,分析了主要元件选型及设计思路。在硬件设计结尾,针对动力电池中接线繁杂的问题,推出了一种基于信息采集板的电池装置。结合设计的硬件模块,设计了软件系统。设计过程对主要元件的操作和软件特点进行了分析。最后以一个高压电池组为控制对象,通过电池管理系统测试平台来对电池管理系统进行功能和性能验证,结果表明电池管理系统能对动力电池组进行有效管理。并且根据电池SoC与开路电压的关系,在此提出一种对动力电池开路电压进行插值的方法,来获得了SoC标定电压值,可以通过标定电压值反过来对SoC算法的可靠性进行验证。利用SoC-开路电压曲线,实现了对电池管理系统SoC估算算法可靠性进行验证,结果表明该方法可以作为SoC算法可靠性的评估标准,具备一定的应用和工程价值。
关键词：电池管理系统;模块电路设计;SoC估算;电池均衡;功能结构分析
学科专业：机械工程
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 电池管理系统国内外研究现状
1.2.1 国外电池管理系统研究现状
1.2.2 国内电池管理系统研究现状
1.3 本课题研究目标和主要研究内容
第二章 动力电池性能及电池管理系统功能结构分析
2.1 电动汽车动力电池性能分析
2.1.1 动力电池的结构和工作原理
2.1.2 锂电池特性对比
2.2 电池管理系统功能分析
2.2.1 电池状态检测
2.2.2 电池状态分析
2.2.3 电池安全保护
2.2.4 电池信息管理
2.3 电池管理系统结构分析
2.4 本章小结
第三章 电池SoC估算与电池均衡控制
3.1 电池SoC简介
3.2 电池建模
3.2.1 内阻等效电路模型
3.2.2 Thevenin等效电路模型
3.2.3 二阶RC等效电路模型
3.3 常用的电池SoC估算方法
3.3.1 开路电压法
3.3.2 安时积分法
3.3.3 卡尔曼滤波算法
3.3.4 扩展卡尔曼滤波算法
3.3.5 数据驱动方法
3.4 电池均衡控制
3.4.1 电池均衡控制简介
3.4.2 被动均衡及其方法
3.4.3 主动均衡及其方法
3.5 SoC估算方法及电池均衡方法的选择
3.6 本章小结
第四章 电动汽车电池管理系统硬件设计
4.1 电池管理系统硬件功能和结构设计
4.2 电池管理系统主控单元设计
4.2.1 微控制器选型
4.2.2 电源模块电路设计
4.2.3 电流检测模块电路设计
4.2.4 时钟电路
4.2.5 复位电路
4.2.6 蜂鸣报警模块
4.3 电池管理系统从控单元设计
4.3.1 从控单元主要芯片选型
4.3.2 从控单元电源模块
4.3.3 电压检测模块
4.3.4 温度检测模块
4.3.5 电池均衡模块
4.3.6 通讯模块电路设计
4.4 基于电池信息采集板的电池装置设计
4.5 本章小结
第五章 电动汽车电池管理系统软件设计
5.1 软件开发环境简介
5.2 主控单元主程序设计
5.3 电压检测程序设计
5.4 电流检测模块程序设计
5.5 温度采集模块程序设计
5.6 SoC估算模块程序设计
5.7 通讯模块程序设计
5.8 本章小结
第六章 BMS性能测试和分析
6.1 BMS测试平台分析
6.2 电池状态参数采集
6.2.1 电池电压采集
6.2.2 温度检测
6.3 电池SoC估算测试
6.3.1 OCV-SoC关系曲线
6.3.2 动力电池组SoC估算
6.3.3 SoC估算的误差分析
6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢