锂离子电池论文：纯电动汽车电池管理系统的研究

1、 Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.锂离子电池论文：纯电动汽车电池管理系统的研究【中文摘要】随着全球经济发展以及能源、环保等问题的日益突出,电动汽车以零排放和噪声低等优点已成为节能环保绿色车辆最主要的发展方向之一,并且越来越受到世界各国的重视,在二十世纪得到迅速发展。而电动汽车的动力源动力锂离子电池,是目前电动汽车发展的瓶颈。作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统(Battery Management System,简称BMS)研究是解决该问题的关键,倍受人们的关注,是电动车产业化的关键

2、。电池管理系统监测及管理电动汽车的动力电池运行的全过程,包括电池基本信息(包括电压、电流、温度和电量)监测、剩余电量估计、单体电池间的充放电均衡、电池故障诊断等方面。本文以昌河爱迪尔汽车改装的电动汽车为试验平台,以锂离子电池为研究对象,研制适用于电动汽车的电池管理系统。是实时监控锂离子电池、延长电池使用寿命、提高电池的能量效率和运行可靠性。首先分析了锂离子电池的工作特性和影响剩余容量的因素,比较了几种估算电池荷电状态(State of Charge,简称SOC)的方法,并介绍了本系统中采用的SOC估算方法,即开路电压法与安时法相结合的方法。其次针对锂离子电池的特性,设计出基于微控制器的电池保护

3、系统。可监测单体电池的电压,防止电池在使用中出现过充、过放等现象；监测电池组的电流和温度信号,防止电池组出现过流、温度过高、短路等减少电池寿命现象的发生。管理系统基于单片机实现对电池组电压、电流和温度的精确采集,采用串口和控制器局域网络接口完成管理系统与其它系统之间的通信连接。最后,在电动汽车上搭建实验平台,将锂离子电池组与设计的电池管理系统连接进行相关调试、试验,测得相关数据并进行了数据分析。结果表明：本文所设计并实现的电池管理系统硬件电路可靠、经济、抗干扰能力强,可以实现：电池组的电压、电流、温度的模拟量采集；均衡充放电；剩余电量的计算和电池状态的判断；实时显示电池组相关信息,故障时报警等

4、功能。【英文摘要要】Wiith thee gllobaal eeconnomiic ddeveeloppmennt aand thee ennerggy, envviroonmeentaal pprottecttionn annd ootheer iissuues beccomee moore proominnentt, EElecctriic VVehiiclees wwithh zeero emiissiionss annd llow noiise advvanttagees oof eenerrgy savvingg grreenn veehiccless haas bbecoome t

5、hee moost impporttantt deevellopmmentt diirecctioons, annd mmoree annd mmoree woorldd atttenntioon, thee raapidd deevellopmmentt inn thhe ttwennty-firrst cennturry. Butt thhe ppoweer ssourrce forr ellecttricc veehiccless-Poowerr liithiium-ionn baatteery is thee boottlleneeck of thee deevellopmmentt

6、off ellecttricc veehiccless. AAs tthe devveloopmeent of eleectrric vehhiclles as onee off thhe kkey tecchnoologgiess off thhe bbattteryy maanaggemeent sysstemm (BBMS) iss thhe kkey to sollve thee prrobllem, moore atttenttionn iss thhe kkey to thee inndusstriialiizattionn off ellecttricc veehiccless.

7、Baatteery mannageemennt ssysttem monnitoors andd maanaggemeent of eleectrric vehhiclle bbattteryy poowerr too ruun tthe enttiree prroceess, inncluudinng tthe battterry oof bbasiic iinfoormaatioon (inccluddingg vooltaage, cuurreent, teempeeratturee annd ppoweer) monnitoorinng, esttimaatedd thhe rrema

8、ainiing cappaciity, chhargge aand disschaargee baalannce bettweeen ssinggle battterriess, bbattteryy faaultt diiagnnosiis aand so on.In thiis ppapeer, Chaang He Ideeal carr moodiffiedd foor tthe tesst pplattforrm ffor eleectrric vehhiclles, liithiium-ionn baatteery forr thhe sstuddy, devveloopedd th

9、he bbattteryy maanaggemeent sysstemm foor eelecctriic vvehiiclee. PPurpposee off reeal-timme mmoniitorringg off liithiium-ionn baatteery, exxtenndedd thhe bbattteryys llifee, iincrreasse eenerrgy effficiienccy aand battterry rreliiabiilitty.FFirsst aanallyzees tthe opeerattingg chharaacteerissticcs

10、oof llithhiumm-ioon bbattteryy reemaiininng ccapaacitty ffacttorss annd iimpaact, coompaaredd thhe eestiimatted battterry sstatte oof ccharrge (SOOC) of sevveraal mmethhodss, aand inttrodduceed tthe SOCC esstimmatiion metthodd ussed in thiis ppapeer, whiich is ampperee hoour metthodd annd oopenn cii

11、rcuuit volltagge ccombbineed.SSecoondlly, forr thhe ccharractteriistiics of litthiuum-iion battterry, dessignned thee baatteery prootecctioon ssysttem bassed on Miccro Conntroolleer UUnitt. CCoulld bbe aachiieveed ssinggle celll vvolttagee moonittoriing to preevennt tthe cellls apppearred in thee us

12、se oof ccharrge, ovver disschaargee annd sso oon; Monnitoorinng tthe battterry ccurrrentt annd ttempperaaturre ssignnalss, tto pprevventt baatteery oveer ccurrrentt, ooverr teempeeratturee, sshorrt ccirccuitt too reeducce tthe battterry llifee phhenoomennon. Thhe mmanaagemmentt syysteem bbaseed oon

13、MMicrro CConttrolllerr Unnit to achhievve ccolllectted thee baatteery volltagge, currrennt aand acccuraate temmperratuure, ussingg thhe sseriial andd Coontrrolller Areea NNetwworkk innterrfacce tto ccompplette ccommmuniicattionn liinkss beetweeen thee maanaggemeent sysstemm annd ootheer ssysttemss.F

14、iinallly, buuilddingg thhe eexpeerimmenttal plaatfoorm on eleectrric vehhiclle, andd coonneecteed tthe litthiuum-iion battterriess annd bbattteryy maanaggemeent sysstemm annd aassoociaatedd deebuggginng, tesstinng, meaasurred datta aand connducctedd daata anaalyssis. Thhe rresuultss shhoweed tthatt:

15、Thhe bbattteryy maanaggemeent sysstemms hharddwarre wwas dessignned andd immpleemenntedd byy paaperr reeliaabillityy, eeconnomyy annd aantii-innterrferrencce aabillityy. CCan be achhievved:Acqquissitiion of thee baatteery pacck vvolttagee, ccurrrentt, ttempperaaturreanaalogg; bbalaanceed ccharrge an

16、dd diischhargge; callcullatee reemaiininng bbattteryy tiime andd juudgee thhe sstatte oof tthe battterry; reaal-ttimee diispllay battterry iinfoormaatioon aand faiilurre aalarrm ffuncctioons.【关键词】锂离子电池 BMS SOC 电动汽车 均衡【英文关键键词】LLithhiumm-ioon bbattteryy BMMS SSOC Eleectrric vehhiclles Ballancce【目录】纯纯电

17、动汽汽车电池池管理系系统的研研究 摘要要 33-4 ABBSTRRACTT 44-5 第一一章 绪绪论 9-220 1.11 选题题意义 9 1.2 国国内外电电动汽车车及其发发展概况况 99-122 11.3 电动汽汽车电池池管理系系统综述述 112-118 1.33.1 电池管管理系统统(BMMS-BBattteryy Maanaggemeent Sysstemm)简介介 112-114 1.33.2 电池管管理系统统结构及及功能分分析 14-17 1.3.33 电池池管理系系统国内内外研究究现状 177-188 11.4 本文的的研究内内容 18 1.5 系系统的技技术指标标 118-1

18、19 1.66 本章章小结 199-200 第第二章 锂离子子电池及及其SOOC估算算方法 200-333 22.1 锂离子子电池 200-255 22.1.1 锂锂离子电电池简介介 220-221 2.11.2 锂离子子电池发发展历史史 221-222 2.11.3 锂离子子电池原原理 22-23 2.1.44 锂离离子电池池主要特特点 23-25 2.2 锂锂离子电电池剩余余电量及及影响因因素 25-28 2.2.11 SOOC定义义 225-226 2.22.2 影响锂锂离子电电池剩余余电量的的因素 266-288 22.3 常用SSOC估估算方法法 228-332 2.33.1 开路电

19、电压法 288-299 22.3.2 安安时法 299 22.3.3 内内阻法 299 22.3.4 电电动势法法 229-330 2.33.5 负载电电压法 300 22.3.6 卡卡尔曼滤滤波法 300 22.3.7 神神经网络络法和模模糊推理理法 30-31 2.3.88 线性性模型法法 331-332 2.44 本章章小结 322-333 第第三章 基于安安时-开开路电压压法的锂锂离子电电池SOOC估算算 333-441 3.11 安时时-开路路电压法法 333-336 3.11.1 安时法法的缺点点 333-334 3.11.2 安时-开路电电压法对对安时法法的补偿偿方法 344-366 33.2 基于补补偿方法法的SOOC曲线线方程的的建模 366-399 33.2.1 基基于开路路电压补补偿的建建模 36 3.2.22 基于于充放电电倍率补补偿的建建模 36-37 3.2.33 基于于温度补补偿的建建模 37-38 3.2.44 基于于充放电电循环次次数的建建模 38-39 3.3 安安时-开开路电压压法SOOC估算算程序实实现 39-40 3.4 本本章小结结 440-441 第四章章 电池池管理系系统硬件件设计 411-533 44.1 系统总总体结构构 441-442