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纯电动汽车锂电池管理系统研究与设计
| 论文题名： | 纯电动汽车锂电池管理系统研究与设计 |
| 关键词： | 电动汽车;电池管理;荷电状态;最大功率预测;扩展卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 能源日益紧缺和环境污染加剧是人类世界面临的两大突出性难题。近些年来，国内传统汽车行业得到了快速的发展，汽车总量呈现了阶梯式的递增趋势。传统汽车行业在服务经济增长和人们生活需求的同时，也大大增加了资源消耗和环境污染。有着低功耗、低噪声、零污染特点的纯电动汽车，被公认为是未来汽车。动力锂电池有着十分突出的储能和动力性能，被认为是当前纯电动汽车最合适的动力装置。但是，如果缺乏优秀的电池管理技术，动力锂电池成组以后的性能表现会远低于单个电池，在电动汽车身上则表现出行驶里程短、安全性低、后期电池更换成本高等问题。因此，纯电动汽车要想得到市场的认可，就必须克服这一难题，提高纯电动汽车这一新型产品的竞争力。 本文首先研究分析了锂电池的基本工作特性，对电池管理系统中的电池荷电状态（SOC）估算、均衡管理、最大功率预测、绝缘管理等几个方面进行了重点研究。锂电池SOC是直接反应汽车剩余行驶里程的指标，它的精确估算是目前研究的瓶颈和重点之一。本文先以戴维南（Thevenin）模型为系统模型，介绍了如何运用扩展卡尔曼滤波法实现对电池 SOC的估计，并根据该模型的固有缺陷以及锂电池的工作特性，提出了一种新式的基于双模型的扩展卡尔曼滤波法估算SOC。均衡管理可以有效的提高锂电池组的不一致性，目前的均衡管理系统中常把锂电池端电压作为均衡对象，利用均衡电路使各电池的端电压保持一致。但电压的一致性并不能切实的增加电池组的可用容量。因此，本文在以反激变压器拓扑结构为均衡电路的基础上，通过保持锂电池之间SOC的一致性，以实现电池之间真正意义上的均衡。 本文中纯电动汽车锂电池管理系统的硬件框架，采用了集中-分散式的结构。上层主控制器为 TMS320F2812型 DSP，它负责整个系统的主要工作，包括均衡管理、电量估算、安全管理、充放电控制、故障处理、数据处理等。底层控制器由 Atmega32单片机构成，每个单片机负责8个电池的电压和温度的采集，以及对应均衡单元的控制。主控DSP和整车控制器、底层单片机以及充电机之间的通信都通过 CAN总线实现。本文系统软件部分的设计，采用了模块化、结构化的思想，分别对系统的主程序以及各功能模块进行了设计。 文章最后对锂电池等效模型以及EKF法估算SOC进行了仿真验证，并对系统的部分数据采集电路和均衡模块进行了测试，仿真和测试结果表明：采集电路和估算方法达到了设计要求。 |
| 作者： | 简俊鹏 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 于仲安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江西理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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