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电动汽车动力电池管理系统研究与设计
| 论文题名： | 电动汽车动力电池管理系统研究与设计 |
| 关键词： | 电动汽车;电池管理系统;分布式拓扑;控制器局域网总线;设计理念 |
| 摘要： | 能源危机与环境污染促进了新能源电动汽车产业的蓬勃发展。作为电动汽车技术发展的瓶颈，动力电池直接制约着电动汽车产业的规模发展，为了确保电动汽车运行安全性，维护电池一致性状态，延长动力电池循环寿命，提高动力电池能量利用率，针对动力电池在电动汽车储能系统中的应用，本文结合实际应用要求，对电池管理系统(BMS)高速实时数据采集、电池保护电路和故障报警、荷电状态估计、充放电管理、均衡管理控制、数据存储及分发管理等基本功能进行研究与设计，本文主要研究工作如下: 首先介绍了电动汽车、动力电池以及电池管理系统发展现状及存在的问题，从材料选型、规格选型、成组方式三个方面分析并总结了车载动力电池特性及应用情况。 设计并制定了动力电池管理系统(BMS)研究路线及流程，对动力电池管理系统各模块功能及可行性方案进行讨论。在综合比较集中式与分布式两种拓扑结构优缺点的基础上，结合工程实践要求，设计了一种基于双CAN通讯网络的分布式电池管理系统。采用中央控制单元(Central Master Control Unit，CMCU)和本地智能监测单元(Local Slave Control Unit，LSCU)两级结构，本地从控监测单元主要完成电池信息检测、电池均衡和保护功能，包括电压、温度采集，双向主动均衡功能，电池过压欠压保护功能;中央主控单元完成电池包电池包电压电流采集、数据的处理、显示、存储、逻辑判断和相应的充放电控制。 电池管理系统硬件平台是整体电池管理系统设计中最重要的组成部分，是系统功能实现的硬件基础。依托分布式电池管理系统结构设计方案，详细介绍了采用“DSP+CPLD”双控制器的两级电池管理系统架构，给出了电池管理系统设计总体硬件设计方案及各功能模块器件选型及详细的电路设计，包括控制器单元、RTC实时时钟电路、单体电压温度采集电路、双向主动均衡电路、保护及故障诊断电路、充放电控制电路、电池包电压电流测量电路、数据存储及显示电路、CAN通讯及远程GPRS通讯电路，最后给出了硬件抗干扰的设计。 软件开发依托于电池管理系统硬件平台，软件开发与硬件开发工作相辅相成，本文详细介绍了动力电池管理系统软件系统整体设计，各功能模块划分及其编程实现，同时给出了CAN通讯协议及软件控制流程图详细说明软件系统工作流程。为提高软件系统可靠性与稳定性，给出了软件抗干扰设计方案。 本文所设计两级电动汽车电池管理系统，主从控模块之间通过CAN总线通信实现数据传输，实现电池管理系统(BMS)集中式管理和分布式控制，同时有利于电池组在电动汽车底盘上的布局，减少了采样线束，增加了整个系统的可靠性与安全性。 |
| 作者： | 于广 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 崔纳新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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