关键词：新能源汽车;;动力电池;;电池管理;;SOC;;均衡控制
摘 要：随着我国经济快速发展,人均汽车持有量与日俱增,能源消耗与环境污染问题日益凸显。为应对传统汽车所带来的能源短缺和环境污染问题,新能源汽车应运而生。但新能源汽车在技术上还不够成熟,作为电动汽车关键部件的动力电池及其管理技术已成为制约电动汽车发展的关键因素。动力电池组作为电动汽车的主要能量源,其性能及健康状况直接影响到车辆的整车性能和运行安全,因此对动力电池的实时状态监控和充放电管理就尤为重要。在2016年辽宁省自然科学基金“基于移动互联网技术的新能源汽车能量优化与安全控制关键技术研究”项目的支持下,对电动汽车动力电池管理技术展开了研究。本文通过查阅大量国内外动力电池管理技术文献,学习研究了电池的机理和特性,并对电池管理系统涉及的主要技术进行了分析。其中动力电池荷电状态SOC的估算一直是电池管理中的难题,其估算的准确性影响着电池的使用及其充放电管理。为此就电池SOC估算方法展开深入研究,将开路电压法与安时积分法相结合,同时考虑温度、充放电效率等因素的影响,对安时积分法进行修正,并通过搭建仿真模型对该SOC估算方法进行仿真。然后提出了电池管理系统总体设计方案,在硬件架构设计上采用主从式结构,主控板电路以飞思卡尔MC9S12XEQ512MAL微控制器为核心,设计了最小系统电路、电源转换电路以及电流采集电路。电池采集板电路选用TI公司的电池管理专用芯片BQ76PL536A,实现对单体电池电压、温度的采集以及电池组的均衡控制。主控板与采集板以及多个采集板之间均采用SPI通信方式,为实时显示电池状态信息采用了触摸屏,触摸屏与主控板之间通过RS-232串口通信。考虑到系统电气安全,选择数字隔离器件对主控板与采集板进行隔离设计。在软件设计方面,首先结合系统硬件电路及电池管理功能需求进行了软件总体方案设计,其次基于CodeWarrior开发环境对主控板和采集板各功能模块分别进行了软件流程设计。主控板软件包括系统采集主程序、电流采集子程序、SOC估算子程序,采集板软件包括数据采集子程序、均衡控制子程序和故障报警子程序,此外还包括通信软件的设计。本文最后通过搭建实验平台对钴酸锂电池组进行了管理功能测试,先测试系统的电压、电流、温度等数据采集功能,而后又对电池组进行均衡控制实验以及SOC估算测试。实验数据表明该系统电路设计合理,能够实现电池组的数据采集、均衡控制和SOC估算功能,基本实现了预期设计目标,本工作对新能源电池推广应用具有一定实际意义。
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