论文题目：动力电池管理系统实验实训技术研究
摘要：伴随着大量的集成度、复杂性高的汽车电子控制单元被应用于新能源汽车上,软、硬件系统的失效及故障,为新能源汽车带来了许多非预期的安全隐患。动力电池管理系统作为新能源汽车的关键技术,通过直接监测动力电池的运行状态及动态参数,对电池进行管理、保护及故障诊断等。加强电池管理系统的功能安全研究,对提高电池系统及整车的安全性具有极其重要的作用。本课题主要以新能源汽车的动力电池管理系统为研究对象,针对《道路车辆功能安全标准——ISO 26262》标准在新能源汽车实验实训设备中的应用不足现象,进行动力电池管理系统实验实训设备的功能开发设计。通过深入学习理解功能安全标准,参照ISO 26262的开发流程,在概念开发阶段,对电池管理系统进行了危险分析和风险评估,得出了实训用电池管理系统的汽车安全完整性等级（ASIL）、功能安全目标和功能安全需求,依照功能安全分解原则,将其分配至相应的软硬件设计中。在硬件设计中,采用模块化设计原则,对功能电路制定了冗余设计。分别采用MC9S12XET256J1MAL、MC9S08DZ60MLH芯片作为系统的主、从控模块的控制芯片,实现了对动力电池的电流、电压、温度等功能安全相关参数的精确检测。通过硬件架构评估,定量评估了功能电路,并达到了设计目标。在此基础上,进行了软件设计及故障处理机制,使得电池管理系统的功能安全得以实现。通过搭建动力电池箱和主控平台,结合上位机系统,开发出了一套集教学与实操于一体的实验实训系统,并对实训系统进行了功能测试与功能安全测试。依据实训系统对不同功能故障做出的应急措施,验证了所开发的动力电池管理系统达到了安全目标,完成了符合功能安全需求的动力电池管理系统实验实训设备的开发设计。
关键词：新能源汽车;BMS;功能安全;实验实训系统
学科专业：车辆工程
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 功能安全相关的研究进展
1.2.2 BMS的研究现状
1.2.3 实验实训系统的研究现状
1.3 本文的内容与结构
第2章 面向功能安全的汽车电控产品开发流程设计
2.1 引言
2.2 ISO26262 标准
2.2.1 相关项定义
2.2.2 关键术语解析
2.3 汽车安全完整性等级
2.3.1 危害分析与风险评估
2.3.2 ASIL评定
2.3.3 ASIL分解
2.4 硬件架构度量评估
2.4.1 功能安全评估
2.4.2 硬件架构度量
2.5 本章小结
第3章 实训系统的BMS功能安全概念设计
3.1 引言
3.2 BMS功能需求分析
3.2.1 概念阶段设计
3.2.2 BMS的安全完整性等级及功能安全要求的导出
3.3 安全目标相关的功能电路分析
3.4 本章小结
第4章 实训用BMS的软硬件设计
4.1 引言
4.2 BMS硬件架构需求分析
4.3 BMS硬件系统设计
4.3.1 控制单元设计
4.3.2 供电电源电路的设计
4.3.3 CAN通信模块的设计
4.3.4 BCU的绝缘电阻检测电路设计
4.3.5 电池信号采集模块的设计
4.3.6 高压接触器状态检测电路
4.3.7 BMS其他模块的设计
4.4 BMS硬件系统架构度量计算
4.5 BMS软件设计
4.5.1 通信协议的设定
4.5.2 主程序运行流程
4.5.3 从控模块运行流程
4.5.4 参数采样运行流程
4.5.5 主模块的数据处理与SOC估算
4.5.6 高压接触器控制流程
4.5.7 动力电池的运行流程
4.5.8 故障报警机制
4.6 本章小结
第5章 实训系统的功能实现
5.1 引言
5.2 动力电池方案设计
5.2.1 电池模组选型
5.2.2 电池箱内高压元器件的选型
5.2.3 动力电池搭建
5.3 主控平台的搭建
5.4 上位机软件设计
5.4.1 上位机选型与窗口设置
5.4.2 上位机界面设计
5.5 故障设置
5.6 本章小结
第6章 系统调试与验证
6.0 引言
6.1 系统平台调试
6.1.1 动力电池放电功能测试
6.1.2 动力电池充电功能测试
6.2 功能测试
6.2.1 电源供给单元测试
6.2.2 电池参数采样测试
6.2.3 CAN通信测试
6.3 功能安全测试
6.3.1 供电电源故障测试
6.3.2 单体电压异常测试
6.3.3 单体温度异常测试
6.3.4 高压接触器测试
6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢