电动汽车电池管理系统本科毕业论文word格式

电动汽车电池管理系统本科毕业论文word格式内容摘要：

段 ，电流 值保持不变对电池进行 充电 一直充电到设定好 的电压值， 过了此阶段后换成以 恒 定 电压 值充完电池内剩下的空间。 下一 阶段的恒 值 电压 就是通常情况下 转换电压 ，这就是二阶段充电法。 三阶段充电法 是充电过程中有三个阶段充电，第一阶段和第三阶段充电电流恒定 ， 第二段采用的是 用恒 定 电压 值 充电，如图 3． 4所示。 在 电流 减小至默认 值的 时 候 ， 充电过程从 第二阶段 很快转换至下一阶段即 第三阶段。 分阶段充电方法能够把排气量将之至低状态 ， 由于它是 快速充电， 所以该法的使用会有一些限制。 U , It恒 流恒 压充 电 电 流充 电 电 压0U , IT 1T 2U 2I 1I 2I 3 有的时候因为情况比较急需要在最短的时间内为电池充满电量同时呢也是为了最大限度 利用 蓄电池 充电时候 的化学反应速度 ， 减少 电池 充满电的时间，而且还要避免充电时电池两极出现的 极化现象， 延长 蓄电池 的 使用 寿命。 脉冲充电方式 利用的是电池隔一段时间脉冲电流充电隔一段时间停止的充电方法 ， 就这样不停地 循环，如图 3． 5所示。 在 充电脉冲 时间内 蓄电池 可以 充电直到充满为止 ， 蓄电池在非充电阶段 化学反应 阶段出现的 的氧气和氢气 在这段时 间内 重新 反应 ， 这样就会顺其自然解决 浓差和欧姆极化 问题 ， 这样也就缓解了 蓄电池 里面的压强 ， 这样就会使下一个周期的恒值电流 充电 可以更加容易 ， 这样电池就能储存更多的电量。 这种充电方法使电池的充电更加合理电池有 足够的时间发生内部的化学反应 ， 内部气体产生量大大减少 ， 同时也增大了电池对电流的认可度。 这种间歇式充电方法是电池在充电方面的一项新技术 ， 改变电池充电的时候以往的充电曲线的约束。 it0T 2. 间歇变电流 充电法 该充电方法利用的是将脉冲 阶段 与恒流充电 阶段 相结合的 一种 方法 ， 它的充电方法是将一段间隔恒值电流段变换成限制电压段变化电流值。 刚开始阶段 的 每段 实行 电流 不恒定的阶段性 充电 策略 ， 在这种情况下力求把给电池 充电 的 电流 值高一些 ， 目的就是在有限的时间之内给电池冲进去更 多的电量。 在最后的充电阶段选择 恒压的方法给电池供给能量 ， 在电池的电量过度充满后 ， 把它的状态最大限度的回到状态经过间断式充电，在休息时间内它内部的产生的气体反应而消耗掉，从而解决了气体在其内部过度积攒而导致压强增大的问题，这样也同时保护了电池健康状态，延长了电池的使用寿命。 通过间歇停充，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池 里面的 的 气体 压 强 ，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。 变电流间歇充电法电流电压曲 线如图。 i / Au / Vtui0 变电压 充电法 在继上一种方法出现后科学家和工程师们 又 想出另一种类似的方法了这就是电压出现变化的间隔充电法 (如图 3． 7)。 这种充电模式与上一种模式区别在于起始充电的时候恒值电流变成了恒值电压。 此充电模式大大提高了充电的效率越来越逼近了质量最好效率最高的模式。 恒值电压充电的时候因为是电压不变的情况所以就会有电池依据一定的曲线减小，这种充电模式符合我们正常充电方法，而且还有利于电池的健康状态，利于延长电池的寿命，同时也顺应了自 然规律，在健康状态下一定的时间内给电池补充最多的电量。 i / Au / Vuit 系统 充电方法 智能系统 充电 的特点是它的充电速度非常快 ， 它的研究重点是怎么样才能使电池在最少的时间内快速稳定地恢复。 再给电池充电过程中的要求是确保以大电流迅速地给电池补充电量，在短时间内 充满多少电量就要提供至少多大的电流，这就是要重点研究的问题，要充分考虑到电池的承受电流，不能超过这一数值，否则电池就会出现危险，不利于安全充电，按照镍氢电池的相关数据做好充电的相关策略，在安全充电的情况 下大电流给电池迅速充电。 ti / A0理 想 充 电 曲 线充电电流充 电 时 间 电池极化是困扰着电池地 快速充电的 一大难题 ， 镍氢 电池充电 如果 时间过长，会 产生 充电 的 监测 很慢 ， 而且会损耗很多电 ，电池内部 如果发生 极化 的问题 ， 就会把电池的寿命严重折损 ， 既不安全又浪费了电池，给环境带来大的污染，同时这样也违背了 智能充电 相关标准。 根据蓄电池可接受充电电流定律以及马斯三定律，可知在充电过程中，当充电电流接近蓄电池固有充电曲线时，适时地对蓄电池进行反向电流放电，可以提高蓄电池的充电接受能力，也就是说通过反向大电流放 电，可以提高蓄电池的充电速度，缩短充电时间。 因此，我们制定了多段段恒流充电与脉冲放电相结合的充电策略，如图 3． 8所示。 多段段恒流充电的每段恒流充电电流波形由一组脉冲波形组成，整个波形逼近蓄电池可接受充电电流曲线。 所以，智能充电系统在初期根据电池组状态确定是否需要涓流充电；在快速充电上采用多阶段恒流充电与脉冲充电相结合的充电方法，通过负脉冲反向放电，并在快速充电过程中短时间的停止充电，从而防止电池组出现过充，并能够消除或减少极化现象，这与马斯三定律是符合的；在充电后期采用定电压对电池组迸行补足充电直至电池组 电量达到额定电量。 这种策略能够保证电池组充电的快速性，提高充电效率，同时很好地解决普通快速充电所导致的硫化问题，保证了电池组的循环使用寿命，因此这种方案是合理的 容量预测（ SOC） 计算电池 的 荷电状态是电池管理系统 一大 重 点和 难 点，由于电池的工作环境比较难预测，电动车的工作过程 又 是一个 变化很多 的过程，电池的自身状态同时还要受到它的寿命 影响，现在有很多关于 SOC 的估算方法，下文介绍几种方法。 计量法 估计 SOC 的最常用方法是 Ah 计量法，假如充电的 最初 状态是 SOC0,则 SOC的 现在的 状 态是：  tC IdtSO CSO C N 010  其中 I 是电池电流， NC 是额定容量；  是充电效率， 它是一个变量 ； I 是 镍氢 电池 的充电 电流。 在 Ah 计量法 中会遇到的 问题： 量取的 电流值 误差大不精确 ，会导致 SOC的 计算 值 出现 偏差 ，而且 误差 会 随着不停地积累 使 误差变得 越来越大，电流波动较大 和温 度特高的 状态下 都会使 误差 变得 很大 很大， 可以利用 高性能电流传感器实现电流测量， 不过这种方法花钱要多一些 ，通 过大量 的 实验 数据测量电池的充电 的 效率， 这样就可以找出电池有关它的充 电效率的 实用 公式。 各种各样的 电动汽车都可 以 采用这个方法，如果电流测量值 数据精 确 ， 并且有 相当多数据来的估计其起始的 状态，这是估计 SOC 的一种 既简单又 可靠 实用 的 好 方法。 电池 的电 阻有 两种即交流 与直流内阻 ， 这两个电阻跟 SOC 数量关系很近，所谓的交流阻抗是一个复数的变量，指电池的单体电压同他的电流之比值 ，表示的是电池反抗交流电的一种能力，可以 通过 交流阻抗仪器去测量它的电阻值 ，温度对交流阻抗的影响很大。 所谓电池内阻是指电池反抗直流电的 能力，它是指在同一时刻电压的变化量同电流的变化量之比，实际中把电池在开路状态以恒定的数量值放电或者充电，在同一时间里负载的电压减去开路的电压然后用这个差值与电流作比值就得到 了直流内阻，在放电的后期镍氢电池 ，很显然直流内阻会变大，这样就可以用来估量电池的 SOC 值了。 时间段会影响直流电阻的数值，如果时间段不到 10 毫秒，那么这个时候仅能使用欧姆电阻才可以检测到；如果时间段很长内阻的测量计算就会特变复杂， 很难测得 单体电池电阻的精确值，直流法测量电池内阻的弊端就在这里，这个方法比较适合于在电池的放电的后期估测 SOC 的 数值。 电池是一个非线性程度特别高的系统，将它的充电过程建立比较精确的数学模型是比较困难的，神经网络具有非线性的基本特性和并行结构和学习能力，对于外部激励可以改出对应的输出，所以它可用来模拟电池的动态特性然后就可以估计 SOC 的值，根据实际问题的需求来确定输入和输出层的神经元的数目，通常情况下是线性函数；问题的分析精度和复杂程度决定了中间层的神经元的个数。 可以用电压、温度、电流、内阻等变量来估测电池的 SOC，选择合适数目的 神经网络的输入变量对模型的准确度影响很大。 这种方法可以应用于所有 类型的电池，弊端是要对大量的数据测量计算处理。 估计出现的偏差相当一部分来源于处理的数据和方法。 因为 均衡充电 电路的 设计 很不简单 ， 涉计很多方面比较深的知识，所以本设计在这里只做一下关于理论方面的研究介绍。 因为本电池管理系统中要串联很多电池（３８４节） ， 所以这么多的电池之间出现不一致的现象很容易出现，因此在给这么多的电池串联充电的时候要考虑到均衡 ， 这对电池的充电特别重要，关系到电池的寿命和安全状态。 在给蓄电池充电过程中对于那些容量较低的电池要用去硫化的充电模 式，使这些电池回到原先健康状态，至于那些快要充满的要继续冲直到充满为止，所以这一过程中的各项状态都要达到相关标准。 在电池的不一致显现出来的数据，经检验我们可以从两个方面来决定要不要启动这种充电模式，第一个是电池组将要充满电的时候根据各单体电压之间的差距来判断是否需要均充，第二个是在充满电的时候电池的电压和电流是不是都达到规定值。 这种方法充电的时候那些容量很小的电池还在继续全部充电，但是由于这些电池里面的化学反应问题，这些电池接收的电流不会变大了一般比较小，这个时候如果加大电流， 化学反应中会产生很多气泡反而会阻碍电池回到原容量，的析气反应而影响其恢复容量。 在用均衡充充电时的时间要把握好，不能太长（浪费电能）也不能太短（达不到这样做的目的），而且这样对电池的损害也是很大的。 依照电池中最高电压值充电到最大值所维持需要的时间来决断是不是要终止。 电池管理系统设计方法 CAN 通信 数据通信是 BMS 的重要组成部分，目前在汽车上的 BMS 中数据通信方式主要采用 CAN 总线通信方式， 一般要求电源系统与充电机采用 CAN 总线方式进行通信 ， CAN 总线是一种有效支持实时控制或分布式控制的串 行通信网络，在电磁干扰环境下它可以实现远距离实时数据的可靠传输，而且硬件成本还比较低。 CAN 总线的标准采用的是多主方式，它在网络上的所有节点 都可主动向其它节点发送信息，按系统实时性要求网络节点可以分成不同的优先级，采用短帧结构的数据链路层，每一帧是 8b 而且容易就错，采用光纤和双绞线的传输介质，节点数达到 110 个，传输速率传达到 1Mb/s，废除了传统的站地址编码是它的最大特点，传输安全性很高，抗干扰能力和容错能力都很强。 C ， 1 0 4 u F+ 3 . 3 VC A N T XC A N R XR , 5 KR , 5 K S N 6 5 H V D 2 3 012348765C A N HC A N LC , 3 0 p F3 0 p FD I O D ED I O D E CAN 总线的可靠性非常高， 非常适用于测控单元的数据通信，所以得到了很多公司工程师得青睐， LF2407 芯片内部有一个自带的有 16 为外设的 CAN 控制器，而且它完全支持 CAN 通讯协议。 H C U主 控 模 块C A NC A N触 摸 屏 输 入 和显 示 模 块CANC A NCAN采 集 模 块 i 采 集 模 块 nCAN采 集 模 块 1 BMS CAN 模型结构 整体设计方案 电池管理系统有三种不同的结构，集中式结构、集成式结构和分散式结构。 集中式结构中，数据采集单元和中央控制单元等形成整个电源系统的管理单元，对电源系统的基本信息如电流、电压、温度进行采样 ，再在 BMS中心处理器内进行数据的处理、计算、判断和相应的控制。 优点是材料的成本低，电池管理 系统之间可以无限制的通信，不仅安全管理便利而且简化了对不同电池参数的调整与改写，参数的测量速度较快可靠性高也可以灵活计算，按照不同情况在中心处理器内修改软件，满足各种各样的要求，它的缺点是要把串联蓄电池电压测量中隔离、共地、测量精度等问题解决，但是技术难度很大。 对电池组进行信号采集但不能检测到每个电池单体，不仅测量精度差，而且对信号处理的要求也很高。 电池组出现故障时解决的唯一办法把整个电池组替换，集中式结构适用于只有 一个电池组组成的车用动力电源系统。 集成式是采用大量电池管理芯片进行集成设计，现在有很多电池管理芯片，DS2438 芯片检测电池实时所有状态，例如充电状态中的电压、温度、时间、剩余电量等，它可以自动地采集这些数据然后在储存起来，利用数据线与控制器通信，利用芯片设计电路会变得更简单，避免了算法。