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电动汽车电池管理系统关键技术的研究

杨春雷  
【摘要】:随着世界汽车的拥有量日益增多,环境和能源问题日益凸显出来,电动汽车无疑成为了能源和环境问题的解决途径。电池管理系统作为电动汽车三大关键技术之一,实时的检测和管理着整个动力电池组,是电动汽车研究的核心内容之一。 本文以纯电动汽车中的电池管理为研究背景,对电池管理系统的关键技术进行研究。首先,对电池管理系统功能进行详细的描述,针对所要实现的电池管理的功能,给出了整个的电池管理系统的结构设计,并给出了各个功能单元的硬件结构设计和软件结构设计,然后对本地控制单元中电池单体电压检测技术、电池均衡技术以及电池组管理单元中的绝缘检测等关键技术进行了深入的研究,最后分别针对本地控制单元和电池组管理单元搭建实验环境实现对所涉及的关键技术的测试和验证。 针对本地控制单元的单体电池电压检测及电池组均衡控制技术,首先分析了目前现有的检测方法,然后在目前现有方法的基础上设计出了针对本文研究对象的电池单体电压的检测电路。针对电池均衡技术,文中通过采用反激变换器电路,恒流控制电路以及开关电路设计出了能够实现对任意电池单体均衡的电路,该电路有效地降低了变压器所产生的尖峰电压以及电路体积,然后分析电池的特性,基于所设计的均衡电路设计了一种电流闭环控制的均衡控制方法,并改进得出了一种工程中实际应用的均衡方法。 针对电池组管理单元的电池组绝缘状态及充放电电流的检测技术,文中分析了目前几种典型的绝缘检测方法的优缺点,根据分析的结果给出了绝缘检测电路的设计。最后对电池整体电压检测电路和充放电电流的检测电路进行设计,以实现对电池整体状态和充放电过程的监测和控制。 为了验证所设计的均衡算法、单体电压检测电路、均衡电路以及绝缘检测电路的有效性,分别针对本地控制单元和电池组管理单元搭建实验环境进行功能和性能测试;电池单体电压的测试结果表明检测电路高精度检测出了静态或是充放电过程中电池组各个电池单体电压,电池均衡实验的结果表明所设计的均衡电路有效地降低了均衡过程中的变压器产生的尖峰电压,设计的均衡算法有效地实现了电池单体的均衡;绝缘电阻检测的实验表明绝缘检测电路可实现绝缘电阻的高精度检测。


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