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具有快速充电功能的电动汽车电池管理系统设计
| 论文题名： | 具有快速充电功能的电动汽车电池管理系统设计 |
| 关键词： | 电动汽车;电池管理系统;结构设计;快速充电功能 |
| 摘要： | 随着能源枯竭和环境恶化，电动汽车作为一种高效、无污染的交通工具，受到国内外的广泛关注。电池管理系统作为电动汽车的心脏，其安全性和高效性受到广泛关注。电动汽车充电一般耗时较长，一般需要7-8小时，因此，设计一个具有快速充电功能的电池管理系统显得十分必要。此外，特斯拉公司的电池管理系统用换电模式实现电池的“快速充电”。但该项技术并未实现真正意义上的快速充电，所以本论文致力于设计一个具有快速充电功能的安全可靠的电池管理系统。 本文通过对电池管理系统总体功能的分析，详细阐述了数据采集和电池均衡模块常用的硬件设计方案，并对电池管理系统核心功能剩余电量估算的常用算法进行了深入分析。按照分布式方案设计电池管理系统，将系统分为HCU（高压控制单元）、BMU（电池管理单元）和BCU（电池控制单元）三大模块。高压控制单元包括继电器驱动电路设计、继电器互锁设计、电源控制唤醒设计和绝缘检测设计。快速充电功能的实现对电池管理系统的单体电压检测、温度检测、电流检测精度以及均衡方案提出了更高要求，本文针对这些问题，单体电池电压采样和均衡采用凌力特公司的电池监视器LTC6803-2，该芯片可同时对12个单体电池进行电压采集和均衡。温度检测、电流检测、CAN通信模块均给出了硬件和软件设计方案。为进一步增强电池管理系统的安全性，增加了碰撞检测设计。快速充电是通过大电流充电实现的，一般的电池等效电路模型（如Thermin模型、Rint模型）均无法实时精确反映电池充放电过程中剩余电量的变化，采用Cecilio Balanco和Luciano Sanchez教授依据“水桶效应”提出的磷酸铁锂电池模型，给出参数获取方法，并用Matlab/Simulink搭建了仿真模型，电池管理系统的上位机在VB平台上设计实现。 本文设计的电动汽车电池管理系统，能够实时采集电池单体电压、总电压、总电流、正负极绝缘电阻，并精确估算电池剩余电量SOC，并可完成电池的快速充电功能。对该系统进行性能测试，测试表明该系统能达到电动汽车对电池管理系统的性能要求。 |
| 作者： | 张蕾 |
| 专业： | 物理电子学 |
| 导师： | 陈伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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