纯电动汽车用锂电池管理系统的研究

【摘要】： 出于能源和环境的考虑,电动汽车在各国政府和汽车制造商的共同推动下取得了快速的发展。纯电动汽车因能真正的实现“零排放”而成为电动汽车的重要发展方向之一。锂离子电池以其能量密度大、电压平台高等优良的性能成为纯电动汽车的理想动力源。然而,锂离子电池的抗滥用能力较差。锂离子电池,特别是成组锂离子电池的的安全性和长寿命成为锂离子电池使用管理中急需解决的问题。 针对目前锂电池管理中存在的问题,本论文以北京奥运用纯电动大巴为应用背景,对纯电动汽车用锂电池管理系统的开发进行了研究。 论文首先研究了锂离子电池的基本工作原理,从锂离子电池内部机理的角度分析了影响锂离子电池性能利用和安全性的几个方面因素,并对电池的一些特性进行了测试。在此基础上,围绕锂离子电池安全和有效利用的目标,从车用锂电池的使用环节和工作环境进行分析,提出了锂电池SOC估算、热管理、电池组的绝缘检测和锂电池组的充电模式等四个方面的管理策略。最后,设计了锂电池管理系统的硬件电路,并将电池使用的管理策略提炼成软件算法嵌入到电池管理系统中应用。 奥运会期间,共计有50辆装有这套电池管理系统的纯电动大巴投入到电动公交运营,并实现了“零故障”稳定运行。 【关键词】：纯电动汽车 锂电池管理系统 充电模式 锂电池安全性 SOC估算
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM912
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 纯电动汽车的发展10-11
• 1.2 车用电池的发展11-14
• 1.2.1 车用电池的概述11-13
• 1.2.2 车用锂电池的发展现状13-14
• 1.3 锂电池管理系统的现状14-16
• 1.3.1 车载锂电池使用中面临的一些问题14-15
• 1.3.2 目前的锂电池管理技术15-16
• 1.4 课题来源和研究内容16-18
• 1.4.1 课题来源16-17
• 1.4.2 主要研究工作17-18
• 2 锂电池的原理特性分析18-30
• 2.1 锂离子电池的基本原理18-25
• 2.1.1 锂离子电池的工作原理18
• 2.1.2 锂离子电池的结构18-20
• 2.1.3 电池的主要技术参数20-21
• 2.1.4 锂离子电池的OCV—SOC特性测试21-25
• 2.2 锂离子电池性能影响的主要因素25-26
• 2.3 车用锂离子电池的安全性26-30
• 3 锂电池的管理策略研究30-46
• 3.1 锂电池SOC的估算30-35
• 3.1.1 SOC估算的意义30
• 3.1.2 现有的SOC估算方法30-33
• 3.1.3 锂电池组SOC估算方案33-35
• 3.2 锂电池的热管理35-37
• 3.2.1 热管理的必要性35-36
• 3.2.2 热管理的方案36-37
• 3.3 锂电池组的绝缘检测37-42
• 3.3.1 绝缘检测的意义37-38
• 3.3.2 绝缘检测的方案选择38-40
• 3.3.3 绝缘检测电路的参数选取40-42
• 3.4 锂电池组的充电模式42-46
• 3.4.1 基于电池组端电压的充电模式42-44
• 3.4.2 电池管理和充电机配合的充电模式44-46
• 4 锂电池管理系统的实现46-66
• 4.1 系统的硬件电路46-58
• 4.1.1 整体设计46-48
• 4.1.2 主控模块硬件电路48-52
• 4.1.3 测控模块硬件电路52-58
• 4.2 系统的软件设计58-66
• 4.2.1 主控模块部分58-63
• 4.2.2 测控模块部分63-66
• 5 管理系统的现场运行试验66-69
• 5.1 现场运行情况66
• 5.2 试验验证分析66-69
• 5.2.1 电池充电数据分析66-67
• 5.2.2 绝缘检测的验证67-69
• 6 结论69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 对今后工作的思考70-71
• 参考文献71-72
• 作者简历72-74
• 学位论文数据集74

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