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轻型电动车动力电池监控管理系统的研制
| 论文题名： | 轻型电动车动力电池监控管理系统的研制 |
| 关键词： | 电动车;磷酸铁锂电池;管理系统;硬件设计;软件开发 |
| 摘要： | 近年来，社会对发展低碳经济、鼓励绿色出行的呼声日渐高涨，轻型电动车因其有占用空间小，安全系数、舒适性和装载较佳优势在日本、欧洲等国家和地区受到青睐。相对于早期的轻型电动车采用的镍氢动力电池或者铅酸电池，磷酸铁锂电池具有的能量密度和安全性高，寿命长等诸多优点，有助于延长续航里程。电池管理系统是磷酸铁锂电池应用的关键技术，本文针对用于轻型电动车磷酸铁锂电池，开发其电池管理系统硬件和软件。 电池管理系统的架构设计。车用电池管理系统中，能耗、可拓展性以及均衡速度均是设计的重点。针对上述设计要点，通过对比多种不同拓扑，选择基于多变压器的同步反激式变换器作为平衡模块的核心。相较于其他平衡拓扑，这种拓扑具有效率高、扩展性好的优点，并且能够灵活控制均衡方向达到较佳的均衡速度。 LP44147132电池特性的参数在线辨识。本文基于单节力神LP44147132磷酸铁锂电池，完成了脉冲充放电、多组恒电流放电以及自定义序列充放电测试，对应得到了电池的容量以及极化电阻、电容等初始值。基于一阶等效电路模型引入扩展卡尔曼滤波器，通过电池实验数据，完成对电池模型参数的在线辨识和电池荷电状态SOC的估计。针对不同错误初值下，论文讨论了扩展卡尔曼滤波器对真实值估计的准确性。 电池管理系统硬件及软件开发。本文基于ARM主控和LTC6804及LTC3300从控，开发了一套电池管理系统。在主控MCU上，移植了RTOS用于提高响应速度和降低系统功耗，并对实时操作系统下的电池管理任务进行了深入设计。根据车辆频繁运行、平稳行驶及充电特性，设计了一种针对工况，以系统中不同信息作为均衡判据的优化单体均衡策略。 管理系统实验验证。实验分两阶段:一阶段为静态测试:通过模拟不同工况，进行了均衡算法的验证实验:系统通过对弱单体补偿，能够将电池组放电时间延长约8％;第二阶段将系统移植到COMS电动车，验证系统在路面不同工作模式下的均衡能力:经均衡后最大单体电压差可缩小到约10mV，SOC的差则缩小到约3％。通过改造后电池系统后，电动车里程能够从原来小于50km延长至约80km。 |
| 作者： | 杨梓杰 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 郭育华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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