新能源汽车电池管理系统设计

硕士学位论文↑（宋体小1号字加粗）新能源汽车电池管理系统设计↑（黑体2号字）THEDESIGNOFBATTERYMANAGEMENTSYSTEMFORNEWENERGYVEHICLES↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）傅超↑（宋体小2号字加粗）哈尔滨工业大学←（楷体小2号字加粗）2014年6月←（年、月用阿拉伯数字，宋体、TimesNewRoman小2号字加粗）国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开↑↑）工学硕士学位论文↑）新能源汽车电池管理系统设计↑（黑体2号字）硕士研究生：傅超导师：王宏副教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2014年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273（TimesNewRoman小4字）U.D.C:621.3（TimesNewRoman小4字）DissertationfortheMasterDegreeinEngineering↑（TimesNewRoman小2号字）THEDESIGNOFBATTERYMANAGEMENTSYSTEMFORNEWENERGYVEHICLES↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）Candidate：FuChaoSupervisor：Asso.Prof.WangHongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology（TimesNewRoman4号字）哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I-摘要社会的进步使得人们对汽车的需求量越来越大，在极大地推动了汽车工业的发展的同时，化石能源枯竭的矛盾日益凸显。并且随着汽车数量的增长，汽车向环境中排放的大量尾气对人身健康的影响日益明显，有关新能源汽车的开发技术就成为关注的热点，电池管理系统（BMS）是新能源汽车尤其是纯电动汽车最重要的组成部分，它保证了新能源汽车安全、高效率的运行，实现电池的最大利用率、延长电池使用寿命，因此，电池管理系统的设计对于新能源汽车至关重要。本论文针对电池管理系统的具体要求，以电动大巴为对象，对电池管理系统采用了主从式的模块化设计，本地模块以飞思卡尔公司的MC9S08DZ60为主控制器，以LTC6804为电压监测芯片，实现电池电压高精度采集和状态信息的监控。主模块主要以英飞凌XMC4500为核心负责数据的处理和信息的保存，并在主模块中，本文针对电池组母线电压电流的采集给出了较为详细的设计方案。另外本文根据实际情况，总结分析了电池电量不一致性产生的原因，并针对电池电量不一致的现象介绍了几种用于电池均衡的拓扑结构，在分析了各种拓扑结构优缺点的基础上，论文选用了“双向反激变换器”作为电池均衡装置，并以纯电动大巴为对象设计了可用于箱体均衡的结构。电池剩余电量（SOC）估算是电池管理系统设计的难点之一，本文采用了以卡尔曼滤波算法为核心进行SOC估计，将温度对模型参数的影响引入到了戴维南模型中，对模型进行了改进。为了获得相对精确的模型参数，本文通过对20Ah容量电池不断的进行充放电实验，并利用带有衰减因子的递推最小二乘法对电池模型进行了参数辨识，最后本文给出了以卡尔曼滤波和最小二乘法为核心的联合算法。关键词：电池管理系统；电池SOC；LTC6804；电池均衡哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-II-AbstractPeople’sdemandsforcarsareincreasingwiththeprogressofsociety,andthedevelopmentofautomobileindustryhasbeenpromotedgreatlywhilefossilfuelsaredepleted.Contaminantsintheairincreasedduetothegrowthofthenumberofcarswhichaffectspeople'shealthgreatly,Therefore,thedevelopmentofnewenergyvehicletechnologyhasbecomeahotpointofresearch.BatteryManagementSystem(BMS)isanimportantpartofnewenergyvehicles,Itensuresnewenergyvehiclesrunningsafelyandefficiently,butalsocanobtainthemaximumefficiencyandservicelifeofthebattery.Therefore,thedesignofthebatterymanagementsystemisessentialforthenewenergyvehicles.Inthisthesis,master-slavestructureisdesignedaccordingtothespecificrequirementsofthebatterymanagementsystem,themicrocontrollerofthelocalmoduleisMC9S08DZ60fromFreescale,LTC6804isusedtomonitorthebatteryvoltage.Batterytemperatureisdetectedbythesensor,themicrocontrollerofthemastermoduleisMC9S08DZ60fromInfineon,Mastermoduleusedtoimplementdataprocessingandpreservation.Thepaperalsodescribesadetailedschemeaboutthecollectionfortotalbatteryvoltage,current.Thispapersummarizedthereasonsfortheinconsistencyonthebattery，andcomparedseveraltopologiesforbatteryequalization.Papersselectedbidirectionalflybackconverterasthebatteryequalizationschemewhichcanchargeanddischargethebatteryoptionally.OneofthedifficultiesoftheBMSistheestimatesoftheSOC.Firstly,thepaperselectedKalmanfilteralgorithmhisastheprimarymethod,Takingintoaccounttheamountofcomputationandaccuracy,Thepaperselectedsecond-orderRCmodelbycomparingthedifferentbatterymodels,andimprovedthecellmodelbyconsideringtheinfluenceoftemperature.Modelparameterscanbeobtainedabyusinganimprovedbatteryleastsquaresmethod.Finally,SOCcanbecalculatedbycombiningEKFandRLS.Keywords:BMS,SOC,LTC6804,Batterybalance哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-III-目录摘要...............................................................................................................................IAbstract.......................................................................................................................II第1章绪论..................................................................................................................11.1课题研究的背景和意义.............................................................................11.2新能源汽车现状........................................................................................11.2.1纯电动汽车................................................................................................21.2.2混合动力电动汽车....................................................................................21.2.3燃料电池电动汽车....................................................................................31.3BMS的国内外发展现状............................................................................41.4课题来源和主要研究内容.........................................................................6第2章电池管理系统硬件设计...................................................................................72.1引言..........................................................................................................72.2BMS系统结构框图...................................................................................92.3BMS本地模块设计.................................................................................102.3.1本地模块硬件结构..................................................................................102.3.2电池电压监控模块..................................................................................112.3.3本地模块热管理............