混合动力大巴用高比功率镍氢电池的管理系统设计

摘要

电动车用动力型蓄电池一直被认为是制约电动车发展的瓶颈.蓄电池的性能直接影响到电动车的整体性能.在中国近年来电动车的发展得到了广泛的重视,动力型电池的性能也有较大的提高,并基本能够满足电池汽车使用标准.电池管理系统是蓄电池使用过程中一个重要的部分.它的主要任务是监测蓄电池的状态并估计其剩余容量.有效的电池管理可以很好的保护蓄电池,提高其使用效率和使用寿命.但是,在中国对于蓄电池的管理系统(BMS)的研究却没有得到足够的重视.该文首先介绍了混合动力电动车的相关知识.混合电动车由于其结构的特殊性,在蓄电池的使用方式上不同于纯电动车,因此它对蓄电池的要求也与纯电动车有差异.在比较了几种电动车常用的蓄电池的基础上,文中重点分析了混合动力用高比功率镍氢电池的一些特性,并介绍了一种用于高比功率镍氢电池的剩余容量(SOC)的估计方法.考虑到高比功率镍氢电池的充电效率,该方法将一般的安时法加以修正,通过一个变压缩因子实现充电效率补偿.同时还通过电池开路电压与其容量间的关系及其电池的自放电等对SOC做一定修正.这种方法虽然需要对电池做大量试验.但,经实践检验,其估计结果令人满意.其次,该文介绍了一种集中数据检测式的电池管理系统的硬件实现.该方案具有成本低,在电池内部走线相对简单等优点.在该文中对该方案分功能模块做了详细的说明.在论文的最后介绍了汽车CAN总线及其在电池管理系统中的实现.详细介绍了Philips推出的独立的CAN控制器SJA1000的性能,及其如何利用它实现电池管理系统的CAN通讯设计.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1本课题的目的及其意义

1.2电池管理系统的开发现状

1.3电池管理系统的技术难点：

1.4课题规划

第二章混合动力电动车及其电池

2.1混合动力电动车的发展现状

2.1.1混合动力电动车的发展背景

2.1.2国外混合动力电动车的发展现状

2.1.3我国电动车的发展状况

2.2混合动力电动车的结构及其特点

2.2.1混合动力电动汽车结构综述

2.2.2串联式混合动力电动汽车Series Hybrid Electric Vehicle(SHEV)

2.2.3并联式混合动力电动汽车Parallel Hybrid Electric Vehicle(PHEV)

2.2.4混联式混合动力电动汽车Split Hybrid Electric Vehicle(PSHEV)

2.3几种电动车常用的蓄电池性能比较

2.3.1电动汽车用蓄电池的性能指标

2.3.2 几种电动车常用的蓄电池性能比较

2.4几种常见的蓄电池模型

2.4.1内阻模型

2.4.2阻容模型

第三章高比功率镍氢电池的特性及其剩余容量的估计

3.1混合电动车用镍氢电池的的发展现状及其性能

3.1.1镍氢电池的发展现状

3.1.2镍氢电池的性能

3.2剩余容量估计的难点及常用方法

3.2.1容量估计的难点

3.2.2常用的电池剩余容量(SOC)的估计方法

3.3高比功率镍氢剩余容量的估计及其在电池管理系统中的实现

3.4电池管理管理系统的软件实现

3.5软件抗干扰措施

第四章电池管理系统的硬件实现

4.1基于集中式数据检测方案的电池管理系统总体结构

4.2电压、电流和温度的采样电路设计

4.2.1电压隔离开关部分

4.2.2电流采样部分

4.2.3温度采用部分

4.3 A/D转换器

4.4数字量及模拟量的输出设计

4.4.1数字量的输出设计

4.4.2模拟量的输出设计

4.5显示器设计

4.6硬件看门狗电路及时钟电路

4.6.1硬件看门狗电路

4.6.2时钟电路的利用

4.7端口扩展

4.8硬件抗干扰措施

笫五章车载CAN通讯设计实现

5.1现场总线技术概述

5.2 CAN总线技术

5.3独立的CAN控制器SJA1000

5.3.1 SJA1000结构介绍

5.3.2 PeliCAN介绍

5.4基于SJA1000的电池管理系统节点设计

5.4.1硬件实现

5.4.2软件实现

5.5通讯的抗干扰措施

第六章结论及展望

6.1结论

6.2未来工作展望

参考文献

致谢

申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

附录