电动汽车电池管理系统设计与均衡充电方案研究

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1、中文摘要电动汽车作为传统燃油汽车的替代方案逐渐成为研究热点。但是电池及电池管理却是制约电动汽车发展的瓶颈，因为有限的续驶能量不能满足电动汽车市场化、实用化的要求。在电池自身容量已经确定的情况下，对电池组有效地监控、管理，成为延长电池组使用寿命，从而提升电动汽车续驶里程的重要手段。本文针对锂离子电池组的工作特点，设计了一套功能完善的电动汽车电池管理系统。系统根据所需实现的功能，采用分布式控制结构，实现了对电池组及组内单体的监控和管理。本文首先介绍了电池管理系统的整体功能和结构，并详细说明了系统内各模块的硬件设计原理。其次，

2、建立电池管理系统内部CAN通讯网络，实现系统内各节点之间的通讯，并设计了CAN应用层协议，完成系统内数据和命令的有效传输。此外，根据系统硬件资源，扩展独立CAN收发模块实现电池管理系统与整车CAN网络通讯。单体电池在串接成组使用时，电池之间的不一致性会逐渐恶化，从而降低电池组的使用效率和使用寿命。均衡充电，作为减小不一致性的有效方法，可以显著延长电池组寿命。本文首先对均衡充电方案进行了概括性地介绍，并选择了半桥逆变同轴多副边绕组变压器的均衡充电方案作为目标方案。在Matlab环境下，设计了电池的仿真模型，搭建了均衡充电仿

3、真电路，并应用该电路对电池仿真模型的均衡充电过程进行仿真，得到了不一致性收敛的预定均衡效果。最后，依据仿真结果，对均衡充电方案的特点和应用情况进行了进一步地说明。关键词：电动汽车电池管理系统CAN总线均衡充电ABSTRACTAsthesubstitutedschemeoftraditionalfuelautomobiles，ElectricVehicle(Ev)becomesthefocusofrecentresearchinAutomobileIndustrials．Powerbatteryandbatterymana

4、gementisthebottleneckinthedevelopmentofEV,andthelimitedenergyforlongdistancedrivingmakesitdifficulttosatisfytheneedofmarketandcustomers．Intheconditionthatthecell-capacityofgivenbatteryisdetermined,theeffectivesupervisionandmanagementofbatterystackcouldprolongtheb

5、atterystack’glife，andtherefore，thedrivingdistancecouldbeextendedprofoundly．Inthisthesis，basedontheoperationcharacteristicsofLi—ionbatterystacks，asmartBatteryManagementSystem(BMS)isdesigned．111esystemadoptsthedistributedcontrolstructure，whichaccomplishesthemanagem

6、entfunctionofthesystem．Atthebeginning，thefunctionandstructureofthesystemisintroducedingeneral，andthehardwaredesignofeachmoduleinthesystemisgivenindetail．Inaddtion,theCANnetofBMSisconstructedtorealizebecommunicationofallnodesinthesystem，andtheCANapplicationlayerpr

7、otocolisdesignedtomakethecommandanddatabytestransferredmethodically．Moreover,basedonthehardwareresourceofthesystem，onemorestand·aloneCJ州controllerisextendedtointerfaceWi也thewholeEVCANbus．．Theincousisteneyamongallcellswilldeterioratewhenconnectedinseries，andthebat

8、terystack’Sefficiencyandlifewilldecreaseconsequently．Chargingequalization，astheeffecitivemethodinminishingtheimbalanceofbatteryceils，couldprolongthebatterystac