电动汽车动力电池管理系统设计与实现

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1、硕士学位论文电动汽车动力电池管理系统设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFPOWERBATTERYMANAGEMENTSYSTEMFORELECTRICVEHICLES洪润琦哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP273学校代码：10213国际图书分类号：681.52密级：公开工学硕士学位论文电动汽车动力电池管理系统设计与实现硕士研究生：洪润琦导师：王岩教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273U.D.

2、C:681.52DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFPOWERBATTERYMANAGEMENTSYSTEMFORELECTRICVEHICLESCandidate：HONGRunqiSupervisor：Prof.WANGYanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstro

3、nauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电池管理系统(BatteryManagementSyetem,BMS)是电动汽车稳定可靠运行的关键，BMS对电压、温度、荷电状态(StateofCharge,SOC)等整车/电池信息及故障统一管理，完成状态显示及报警提示功能，可有效提高行车安全和电池使用效率。为此，本文研究了BMS嵌入式一体机及上位机系统。本文基于系统计算量及参数辨识方法

4、的难易程度考虑，采用一阶Thevenin模型对电池进行等效。通过对电池进行混合脉冲功率实验，测定等效模型参数及电池开路电压(OpenCircuitVoltage,OCV)滞回曲线，并根据电池放电仿真模型结果验证了OCV曲线的准确性。由于电池内外部因素对其充放电均存在影响，引入相应修正系数，结合开路电压法测定初始电池SOC，设计修正安时积分法。但由于修正安时积分法为开环方法，存在初始误差不可弥补及累积误差，因此引入Kalman滤波SOC估计算法。该算法基于一阶Thevenin等效电池模型建立了电池电路状态空间表达式，在此基础上使用Kalman滤

5、波完成SOC估计，对其仿真实验验证了模型最优值估计的准确性。根据系统的功能需求，设计了一体机的微控制单元(MicrocontrollerUnit,MCU)基本管理电路，总线通信电路，电池监控模块等，完成了对模型功能性测试并搭建电池管理一体机系统，为算法及软件提供硬件平台。本文在一体机硬件平台的基础上设计了嵌入式软件，根据系统不同工作状态确定相应的执行动作及状态转移条件，设计了系统具体执行流程和电池/整机故障处理方式。介绍了BMS通信协议，完成上位机监控软件对电池/整机状态和故障信息的图文显示和报警，完成上位机平台统一监控管理。通过USB-CA

6、N连接系统，一体机启动嵌入式程序完成电池监控及数据上传，上位机接收数据并显示从而完成了整体系统的联调。关键词：电池管理系统(BMS)；荷电状态(SOC)；Thevenin模型；Kalman滤波；故障处理-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThebatterymanagementsystemisthekeytothestableandreliableoperationofelectricvehicles.TheBMSmonitorsandmanagesthebatteryvoltage,temperature,stateofch

7、arge,andvehicles/batteryfaultsuniformlytocompletethestatusdisplayandalarmnotificationforusers,whichcaneffectivelyimprovetrafficsafetyandbatteryusageefficiency.Forthisreason,thispaperstudiestheBMSembeddedintegratedmachineandthehostcomputersystem.Consideringtheamountofsystemc

8、omputationandthedifficultyofparameteridentificationmethods,thefirst-orderTheveninm