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电动汽车锂离子电池管理系统研究与设计
| 论文题名： | 电动汽车锂离子电池管理系统研究与设计 |
| 关键词： | 锂离子电池;最小二乘法;扩展卡尔曼滤波;主动均衡控制;电动汽车;管理系统 |
| 摘要： | 在能源紧缺和环境污染等问题日益严重的今天，世界各国都在积极的加强对电动汽车的研究。其中，电池管理系统(BMS)作为电动汽车关键部分，主要负责实时管理和维护电池组正常工作。电池管理系统主要实现的功能包括充放电状态安全监测和保护、SOC(State of Charge，荷电状态)估计、电池组充放电均衡、工作故障报告与诊断等多个方面。BMS保障电池组能够安全、可靠的工作，降低和避免不合理的使用对电池组造成能量的浪费和电池损害，从而提高电池组的工作效率和延长电池组的循环工作寿命。因此，对BMS的深入研究对于加大电动车推广和使用具有重要的现实意义。 本文在分析了现有BMS研究水平的基础上，结合锂离子电池组本身的特点，研究、设计并实现了BMS。本文工作的主要研究内容如下：首先，在分析锂离子电池工作特性的基础上，介绍了现有电池模型的特点，利用二阶RC等效电路对锂离子电池进行建模，提出了在采用电流脉冲响应实验曲线离线辨识得到模型参数的基础上，应用最小二乘法实现等效电路模型的参数在线辨识，并在MATLAB/SIMULINK环境下对电池二阶RC等效电路模型进行仿真试验，试验结果验证二阶等效电路模型能够准确地描述电池工作特性。其次，分析当前常用的SOC估算算法的优缺点，讨论将扩展卡尔曼滤波技术应用在SOC估算算法中可行性，提出了依据开路电压法、修正安时法和 EKF(扩展卡尔曼滤波)混合估算 SOC算法，并通过采用MATLAB/SIMULINK对SOC估算算法进行建模仿真，结果验证了基于EKF的混合SOC估算算法的有效性。然后，分析电池组工作时出现一致性恶化原因和危害，对当前常用的均衡控制策略的优缺点进行详细比较，并设计了一种主动均衡控制模型和策略，并采用循环充放电实验验证了主动均衡方案的有效性。最后，提出了总体功能的设计方案，将总体功能分成管理功能、保护功能、通信功能三大功能，介绍了系统硬件设计实现，并对系统硬件中最小系统、存储、电源、保护、采集和通信等多个模块进行具体描述，论述了系统软件设计实现，并分别介绍了主程序、A/D采样子程序、电池状态监测子程序、数据读写子程序的设计。 本文研制出BMS原理样机，并通过仿真和实验验证BMS的SOC估算精度、均衡效果、功耗等技术指标的达到预期要求。 |
| 作者： | 陈立文 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 李辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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