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混合动力汽车镍氢电池管理系统设计与开发
| 论文题名： | 混合动力汽车镍氢电池管理系统设计与开发 |
| 关键词： | 混合动力汽车;电池管理系统;电量估计;参数辨识;CAN总线 |
| 摘要： | 随着世界能源问题日益严重和各国保护环境的措施越来越严格，电动汽车的研发和利用受到越来越高的关注。但对于只有单一电池动力源的纯电动汽车，由于其续航里程远不及传统汽车，并且整个电池包系统的成本较高，充电时间长，导致了纯电动汽车发展缓慢。混合动力汽车的油耗和排放低于传统汽车，生产成本低于纯电动汽车，而在动力性和续航里程等方面接近于传统汽车，因此近年来成为各国的研究重点和热点，并且已经开始商业化。 电池管理系统是混合动力汽车的核心部件之一，是电池和整车的连接纽带。本文在国家863计划项目资助下，开展混合动力汽车镍氢电池管理系统的研究，主要研究工作如下： 1.通过对镍氢电池的特性研究，权衡镍氢电池模型复杂度和计算精度，对镍氢电池采用了二阶阻容等效电路进行建模，并利用改进的带遗忘因子的递推最小二乘算法（Forgetting Factor Recursive Least Square,FFRLS）对镍氢电池的模型参数进行实时辨识，通过搭建的实验平台以及实时嵌入式系统验证了算法的可行性。 2.为了获得镍氢电池剩余电量的实时估计值，提出了一种基于改进的扩展卡尔曼（Extended Kalman Filter,EKF）与参数在线辨识协同SOC估算算法。算法首先利用在线辨识更新模型参数，再启动改进的 EKF进行 SOC估算。实验结果验证了该算法比常用的安时积分法具有更高的准确度和鲁棒性。 3.设计了一套基于CAN总线的分布式拓扑结构的混合动力汽车镍氢电池管理系统，介绍了系统硬件电路整体设计方案。详细阐述了电池管理单元（Battery Mangment Unit,BMU）、电池温度采集单元（Battery Temperature Unit,BTU）和电池控制单元（Battery Control Unit,BCU）的硬件设计，给出了相关硬件原理图，实现了单体电压、温度、母线电压、电流、CAN通讯、继电器控制等功能。 4.开发了混合动力汽车镍氢电池管理软件系统，介绍了BMU、BTU和BCU模块软件的设计与实现。为了方便对整个电池管理系统的调试与维护，分别开发了电池管理系统上位机监测软件、Canbootloader上位机软件和自动化标定软件，对整套电池管理系统进行综合测试。 目前，混合动力汽车镍氢电池管理系统正在合作开发公司的实验样车上试运行，运行情况良好。 |
| 作者： | 刘建文 |
| 专业： | 电子科学与技术 |
| 导师： | 毛建旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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