混合动力汽车用锂离子电池管理系统的研制

摘要

随着近年来不可再生资源短缺的威胁和环境保护呼声不断升温,人们正在寻找新的清洁替代能源。作为大众交通工具的汽车,是实现节能减排、保护环境的重要突破口,原先以石油为能量来源的汽车将向以清洁能源为能量来源的汽车方向转变,而混合动力汽车是这一演变中的过度产物,其中电池管理系统是混合动力汽车中关键的零部件,是电池和整车之间的联接纽带。
　　 电池管理系统主要是通过实时监测电池参数,包括电压、电流、温度等,判断出电池的状态,并根据此时状态给出电池的使用策略,对电池进行优化的使用,既防止出现滥用,保障其安全有效地使用;又能最大限度地发挥电池的性能,提高能源利用效率,降低了汽车尾气排放量。
　　 目前尚没有一套完整的适用于锂离子电池的混合动力汽车的电池管理系统,本文就这一课题进行研究,在已有的电池管理系统原型的基础之上,对混合动力汽车的行驶状况进行分析,提出一套适合于混合动力的汽车电池管理系统。
　　 本文首先对应用于混合动力汽车的锂离子电池进行性能上的分析,了解其工作特性,然后根据其特性分析总结出适用于混合动力汽车电池管理系统的策略,其次设计了电池管理系统的软硬件,上位机监控软件等,最后对其系统性能进行验证,证明系统的可靠性。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 混合动力汽车的发展

1.1.1 混合动力汽车简介

1.1.2 国内外混合动力汽车现状

1.2 混合动力汽车用动力电池

1.3 电池管理技术现状和主要问题

1.4 本课题的主要内容

2 锂离子电池特性分析

2.1 锂离子电池的组成及工作原理

2.2 锂离子电池的特点

2.3 锂离子电池的性能指标

2.3.1 电池的内阻

2.3.2 原电池的电动势

2.3.3 电池的开路电压

2.3.4 电池的工作电压

2.3.5 有效容量

2.3.6 有效能量

2.3.7 输出功率

2.3.8 充电效率

2.3.9 放电效率

3 电池管理系统策略研究

3.1 电池组均衡方法

3.1.1 电池串联的应用

3.1.2 锂电池组不一致性分析

3.1.3 均衡方法分析

3.1.4 本系统采用的方案

3.2 电池组的热管理

3.2.1 电池发热原理

3.2.2 电池热失控的危害

3.2.3 热管理方法

3.3 电池组的运行策略

3.4 电池组的安全性

3.4.1 锂离子电池安全性的含义与实质

3.4.2 电池组安全性控制策略

4 电池管理系统的实现

4.1 电池管理系统硬件部分

4.1.1 电源及CPU

4.1.2 单体电压测量

4.1.3 电池组均衡

4.1.4 温度测量

4.1.5 总电压测量

4.1.6 总电流测量

4.1.7 绝缘测量

4.1.8 通讯部分

4.1.9 高压控制及其他

4.1.10 总结

4.2 电池管理系统软件部分

4.2.1 从板程序设计

4.2.2 主板程序设计

5 数据的采集及分析

5.1 上位机软件设计

5.2 数据分析

6 总结

6.1 全文总结

6.2 后期展望

参考文献

作者简历

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