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电动车电池管理系统(BMS)的设计与研究
| 论文题名： | 电动车电池管理系统(BMS)的设计与研究 |
| 关键词： | 电池管理系统;荷电状态;均衡充放电;电动汽车;动力电池组 |
| 摘要： | 电动汽车作为新能源汽车之一，蓄电池是其唯一动力来源。动力电池的工作性能决定了电动汽车的续航里程和安全性，而电池管理系统(BMS)是确保动力电池性能高效输出的一项关键技术。 立足于实现动力电池组的均衡保护和电池荷电状态SOC（State of Charge）估算，主要从均衡电路设计和SOC估算方法两个方面进行研究。均衡控制的难点在于兼顾均衡时效高、均衡能效好、成本低、电路结构简单、SOC估算精度高等指标要求，合理地设计均衡变量、实时数据采样策略、充放电管理策略以及能量均衡策略。由此，设计了一种基于纯开关列阵式均衡电路，此方案是非能耗型均衡电路中成本最低，最易实现的电路。而且可以随时对任何一节或多节单体电池进行通断控制，甚至可以控制整个电路的通断，有效改善了电池组单体电池间的不一致性，避免了过流、过热、过压、欠压等对电池的损害。SOC估算的难点在于需要采集的数据量大，精度要求高，且蓄电池的工作过程是个复杂的电化学变化，其容量受电池温度、充放电条件、自放电率等多种不确定因素的影响，电池状态的非线性变化严重制约了SOC的预测精度，因而如何根据可测的电池参数对SOC作出准确的估算是一个难题。由此，提出了容易实现且易控制的安时积分法和开路电压法结合的SOC估算方式，两者结合起来刚好可以取长补短，弥补的各自的劣势，发挥优势。 就串联电池单体在充放电过程中存在容量不一致性的问题，设计了一种基于纯开关列阵式的均衡电路，整个均衡电路只用到开关MOS管一种器件。以单体电池电压值作为均衡变量，采用差值法的控制策略，K10单片机通过电池状态信息采集模块实时监测电池的状态信息，并控制开关MOS管的导通和关断，进而控制各单体电池的充放电时间来实现整体电池组的均衡充放电，解决了串联电池单体存在不一致问题。根据目前常用的SOC估算方法及其应用范围，用开路电压法测得SOC初始值，结合安时积分法，通过模数转换器把SOC初始值和电流采样值转换成数字信号，送入FPGA进行数据处理即可得到SOC值。搭建简单易行的电池管理系统平台进行试验验证，构建的电池管理系统实现了对锂电池组充放电有效管理，对SOC估算准确，各项指标达到设计要求。 |
| 作者： | 王津 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 危立辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南民族大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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