畢業(yè)論文純電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………………………………………………（1）</p><p>　　一、緒論……………………………………………………………………………（2）</p><p>　　二、電池管理系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀…………………………………………………（4）　　2.1 國內(nèi)外

2、電池管理系統(tǒng)的發(fā)展概況…………………………………………（5） </p><p>　　電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ………………………………………………………（9）</p><p>　　3.1 電池管理系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo) …………………………………………………（9）</p><p>　　3.1.1 技術(shù)指標(biāo) ……………………………………………………………（9）</p>

3、<p>　　3.1.2 功能要求 ……………………………………………………………（10）</p><p>　　3.2 電池管理系統(tǒng)構(gòu)架及原理 ………………………………………………（11）</p><p>　　3.3 電池管理系統(tǒng)軟硬件接口定義 …………………………………………（13） 3.4 電池管理系統(tǒng)控制策略 …………………………………………………（16）</p&g

4、t;<p>　　3.4.1 控制模式 ……………………………………………………………（16） 3.4.2 安全保護(hù)策略 ………………………………………………………（17）</p><p>　　3.4.3 CAN通信協(xié)議 ………………………………………………………（18）</p><p>　　結(jié)論 ………………………………………………………………………………（19）&l

5、t;/p><p>　　致謝 ………………………………………………………………………………（19）</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………（20）</p><p>　　英文摘要 …………………………………………………………………………（21）</p><p><b>　　中文摘要</b

6、></p><p>　　摘要：與動(dòng)力電池相關(guān)的管理控制設(shè)備稱為——電池管理系統(tǒng)，作為一個(gè)整體在電動(dòng)汽車中發(fā)揮作用。電池管理系統(tǒng)的作用主要可分為兩個(gè)方面：保證電池安全；合理高效的使用電池儲(chǔ)存的能量。</p><p>　　針對(duì)目前電池管理中存在的問題，本論文以江淮第三代同悅純電動(dòng)轎車為應(yīng)用背景，對(duì)電動(dòng)汽車車用鋰電池管理系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)行了研究。論文首先列出了電池管理系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和功能要求，

7、從電池管理系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和功能要求的角度出發(fā)，圍繞電池安全和有效利用的目標(biāo)，分析了電池管理系統(tǒng)的構(gòu)架和原理。在此基礎(chǔ)上，考慮到車用電池的使用環(huán)境和工作環(huán)境，作出了對(duì)電池管理系統(tǒng)軟硬件接口的定義和控制策略。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電池管理系統(tǒng)，純電動(dòng)汽車，控制模式，安全保護(hù)策略，CAN通信協(xié)議</p><p><b>　　【正文】：</b></p>

8、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　隨著人們環(huán)境意識(shí)的不斷提高，加上石油資源的不可再生性，世界石油資源的存量逐漸減少，環(huán)境問題與交通能源成為21量世紀(jì)全球面臨的重大挑戰(zhàn)，同時(shí)也是制約汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的癥結(jié)所在。世界石油化工能源面臨供應(yīng)短缺問題，根據(jù)美國能源部和世界能源理事會(huì)的預(yù)測，全球石化類能源的可開采年限分別為石油39年、天然氣60年、煤211年，主要

9、分布在美國、加拿大、俄羅斯和中東地區(qū)。美國能源部研究預(yù)測，2020年以后，全球石油需求與常規(guī)石油供給之間將出現(xiàn)凈缺口，2050年供需缺口將達(dá)到每年500億桶，幾乎相當(dāng)于2000年世界石油總產(chǎn)量的兩倍。中國是石油資源相對(duì)貧乏的國家，“石油的穩(wěn)定供給不會(huì)超過20年"。國家發(fā)展和改革委員會(huì)的研究表明，導(dǎo)致我國今后石油消耗的主要因素將來自予包括汽車在內(nèi)的交遙領(lǐng)域，到2020年，汽車消耗的能源將占到石油總量的50％，屆時(shí)的石油依存度將超

10、過60％。同時(shí)大量的石化類交通能源消耗導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染，其中燃油汽車排放的廢氣C02，CO，N02以及煙塵嚴(yán)重污染了城市的環(huán)境，同時(shí)大氣層C02(據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界20％的C02來源于汽車燃料燃燒所產(chǎn)生的廢氣)濃度的提高，使得全球氣候變暖，對(duì)整個(gè)地球</p><p>　　電動(dòng)車成為世界各國著名汽車制造商的開發(fā)熱點(diǎn)。電動(dòng)汽車技術(shù)在各國政府以及各大汽車公司的推動(dòng)下得到了迅速發(fā)展。1991年美國能源部與三大汽車公司(戴姆

11、勒—克菜斯勒、福特、通用)共同成立的先進(jìn)電池聯(lián)合體UNITED STATES ADVANCED BATTERY CONSORTIUM(USABC)，致力于研究和發(fā)展先進(jìn)的電動(dòng)車能源系統(tǒng)，建立了專門從事電池及管理系統(tǒng)的測試、試驗(yàn)等研究的實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)。之后，全世界汽車制造廠家紛紛開發(fā)并推廣使用電動(dòng)車。于是由于電動(dòng)車的蓬勃發(fā)展和其遠(yuǎn)大的前景，促進(jìn)了電池及其管理技術(shù)的發(fā)展，世界各大汽車公司紛紛投巨資并采取結(jié)盟的方式研究各種類型的電池。在電動(dòng)

12、汽車發(fā)展的同時(shí)，電池管理技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步。日本青森工業(yè)研究中心從1997年開始至今，仍在持續(xù)進(jìn)行電池管理系統(tǒng)(BMS)實(shí)際應(yīng)用的研究；美國Villanova大學(xué)和US Nanocorp公司已經(jīng)合作多年對(duì)各種類型的電池SOC進(jìn)行基于模糊邏輯的預(yù)測；豐田、本田以及通用汽車公司等都把BMS納入技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)。對(duì)于我國來說，電動(dòng)汽車的研發(fā)還是趕超世界汽車強(qiáng)國的唯一出路。國際電動(dòng)車輛技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r主要表現(xiàn)為：純</p>&

13、lt;p>　　統(tǒng)將具有巨大的市場需求，同時(shí)技術(shù)上也將提出更高的要求【1】【2】。</p><p>　　為了改善電動(dòng)汽車的動(dòng)力性和能量利用率，動(dòng)力蓄電池的電壓越來越高，由原來的幾十伏上升到現(xiàn)在的幾百伏，所以需要配備專門的系統(tǒng)來管理高壓系統(tǒng)的安全。根據(jù)電動(dòng)車輛的實(shí)際結(jié)構(gòu)和電路特性，本文設(shè)計(jì)了可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車電池高壓系統(tǒng)的安全管理【3】【4】。</p><p>　　第二章　電動(dòng)汽車電源管

14、理系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　汽車是人們生活的重要交通工具，隨著人們生活水平的提高，越來越多的人開始購買汽車。但是，汽車的大量使用帶來了能源消耗，資源短缺，環(huán)境污染等一系列問題，這些問題促使各大汽車公司競相研制各種新型無污染的的環(huán)保車。而電動(dòng)汽車是以電能為能源，通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這完全符合研制零污染汽車的理念。因此，電動(dòng)汽車作為解決資源短缺，環(huán)境污染等問題的重要途徑，得到了快速發(fā)展。</

15、p><p>　　自進(jìn)入新世紀(jì)以來，節(jié)能環(huán)保成了當(dāng)前當(dāng)前能源環(huán)保問題的一大焦點(diǎn)，各個(gè)國家對(duì)節(jié)能和環(huán)保問題都很重視，不信投入大量資金和精力用于科研開發(fā)上，其中電動(dòng)汽車就是很多國家重點(diǎn)研究開發(fā)的對(duì)象，因?yàn)楫?dāng)前越來越多的家庭都有了自己的電動(dòng)汽車，而且私家車的數(shù)目還在不斷增加，雖然給人們很多交通上的便利，但是卻消耗掉了全世界每年石油產(chǎn)量的一半以上，這么多是由燃燒后排放出去的氣體對(duì)環(huán)境來說也是一個(gè)巨大的負(fù)擔(dān)，空氣污染，酸雨都與這

16、有著直接的聯(lián)系，而且加劇了能源的緊張，導(dǎo)致油價(jià)上漲等等一系列問題，尤其是最近幾年在我國有些地方出現(xiàn)了柴油、汽油緊缺的現(xiàn)象。電動(dòng)汽車是解決這一系列難題的一個(gè)好的出路，它有這么三大突出的優(yōu)點(diǎn)，第一，電動(dòng)汽車?yán)玫碾娔?，電能來源廣泛，有火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電等發(fā)電方式；第二，電動(dòng)汽車對(duì)環(huán)境的污染非常小，噪音小，非常的環(huán)保；第三電動(dòng)汽車的能源利用率高，正符合國家節(jié)能環(huán)保的政策。</p><

17、;p>　　目前電動(dòng)汽車主要有三種類型：純電動(dòng)汽車，它是以蓄電池的電能作為汽車的動(dòng)力；混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，它是發(fā)動(dòng)機(jī)和電力傳動(dòng)并存的電動(dòng)汽車，兩者可以互相補(bǔ)充，是發(fā)動(dòng)機(jī)汽車到電動(dòng)汽車的過度型；燃料電池汽車，它是以燃料電池作為動(dòng)力來源的。</p><p>　　當(dāng)然電動(dòng)汽車的發(fā)展還存在許多問題，主要是動(dòng)力電池和高效率的充電問題，電池管理系統(tǒng)是很重要的一個(gè)研究反方向【5】。</p><p>　

18、　2.1 國內(nèi)外發(fā)展概況</p><p>　　目前世界各國都在大力研制電動(dòng)汽車。</p><p>　　下面介紹幾種典型的電池管理系統(tǒng)。</p><p>　?。?）德國柏林大學(xué)研制的電池管理系統(tǒng)</p><p>　　系統(tǒng)包括：顯示模塊、速度調(diào)節(jié)模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊、上位機(jī)診斷模塊，還有為電池模塊配備的平衡器?？傮w控制方案中，采用CAN總線模式，微

19、處理單元采用西門子公司的Microcontroller80C167CR。</p><p>　　該電池管理系統(tǒng)是目前國際上功能比較全、技術(shù)含量比較高的電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)，其主要功能主要包括防止電池過放充電、電池組熱管理、基于模糊專家系統(tǒng)的剩余電量估計(jì)、用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)電池。</p><p>　?。?）韓國大宇公司DEV5-5電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)</p><p>

20、　　該電池管理系統(tǒng)的主要功能有：數(shù)據(jù)采集、優(yōu)化充電、SOC估計(jì)與顯示、安全管理、能量管理、電池管理和故障診斷功能。</p><p>　　電池管理系統(tǒng)有電池控制單元（BCU）、主充電器、輔助充電器、熱管理系統(tǒng)、SOC計(jì)算、電池報(bào)警系統(tǒng)、模塊傳感器裝置和安全模塊構(gòu)成，其中BCU發(fā)揮核心功能。BCU實(shí)時(shí)監(jiān)測電池工作狀態(tài)，向各子程序系統(tǒng)發(fā)送正確的指令以使動(dòng)力電池正常工作。</p><p>　　（3

21、）北京交通大學(xué)研制的電池管理系統(tǒng)</p><p>　　這個(gè)電池和管理系統(tǒng)是在國家“863”計(jì)劃支持下由北京交通大學(xué)完成的用于動(dòng)力鎳氫蓄電池監(jiān)測及管理的系統(tǒng)裝置，在2002年12月科技部驗(yàn)收了這個(gè)電池管理系統(tǒng)項(xiàng)目。系統(tǒng)裝置可以監(jiān)控電池的運(yùn)行狀態(tài)、估量電池的剩余電量、對(duì)使用過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行早期的診斷和充電。</p><p>　　2.1.1電動(dòng)汽車用蓄電池</p><p&

22、gt;　　根據(jù)汽車的使用特點(diǎn)，其實(shí)用的動(dòng)力電池一般應(yīng)具有比能量高、比功率大、自放電少、工作溫度范圍寬、能快速充電、使用壽命長和安全可靠等特點(diǎn)。前景比較好的是鎳氫蓄電池，鉛酸蓄電池，鋰離子電池，</p><p>　　2.1.2電池管理系統(tǒng)（ＢＭＳ）</p><p>　　電池能量管理系統(tǒng)是保持動(dòng)力電源系統(tǒng)正常應(yīng)用、保證電動(dòng)車安全和提高電池壽命的一種關(guān)鍵技術(shù)，它能保護(hù)電池的性能，預(yù)防個(gè)別電池早期

23、損壞，利于電動(dòng)車的運(yùn)行，具有保護(hù)和警告功能。電動(dòng)汽車的充電、運(yùn)行等功能與電池相關(guān)參數(shù)協(xié)調(diào)工作是通過對(duì)電池箱內(nèi)電池模塊的監(jiān)控工作來實(shí)現(xiàn)的，它的功能有計(jì)算并發(fā)出指令，執(zhí)行指令，提出警告。電池能量管理系統(tǒng)主要包括：電池狀態(tài)估計(jì)、數(shù)據(jù)采集、熱管理、安全管理、能量管理和通信功能【7】【8】。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)采集 電池管理系統(tǒng)的所有算法、電動(dòng)車的能量控制策略等都是以采集的數(shù)據(jù)作為輸入，影響電池能量管理系統(tǒng)性

24、能的重要指標(biāo)是采樣速率、精度和前置濾波特性。</p><p>　　（2）電池狀態(tài)估計(jì)　　電池狀態(tài)估算包括ＳＯＣ和ＳＯＨ，是電動(dòng)汽車進(jìn)行控制和功率匹配的重要依據(jù)。在行車過程中系統(tǒng)可以隨時(shí)計(jì)算車輛能耗給出ＳＯＣ值，供能源管理系統(tǒng)進(jìn)行功率配置和確定控制策略，使駕駛員知道車輛的續(xù)駛里程，及時(shí)作出決定到充電地點(diǎn)充電防止半路拋錨，ＳＯＨ告訴駕駛員電池的壽命。</p><p>　?。?）能量管理　在能量

25、管理中，電壓、溫度、電流、SOC、SOH等作為輸入完成這些功能，控制充電過程，用SOC，SOH和溫度限制電源系統(tǒng)輸入、輸出功率。</p><p>　?。?）安全管理 具體功能是監(jiān)視電池電壓、電流、溫度是不是越過正常范圍；防止單體電池過充。</p><p>　　（5）熱量管理 電池的熱量管理對(duì)于大功率放電和高溫條件下使用的電池非常關(guān)鍵。熱量管理的目的是使電池單體溫度平衡并保持在一定的范圍

26、內(nèi)，使高溫電池降溫，使低溫電池溫度升高。</p><p>　?。?）通信功能 電池管理系統(tǒng)與車載設(shè)備設(shè)備的通信是BMS的重要功能之一，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需要，可以采用不同的通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如：PWM信號(hào)、模擬信號(hào)、CAN總線或I²C串行接口CAN總線是一種可考慮高、通信速率高的現(xiàn)場總線。</p><p>　?。?）人機(jī)接口 設(shè)置顯示和控制按鍵、旋鈕等來輸入指令給BMS。&l

27、t;/p><p>　　（8）保證充電功能 電池能量管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測電池的工作狀態(tài)，特別是對(duì)煤質(zhì)電池的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測分析，將監(jiān)測的數(shù)據(jù)在充電前通知充電機(jī)即車與機(jī)的對(duì)話，告訴充電機(jī)電池組的工作狀態(tài)和每只電池的技術(shù)狀態(tài)，“落后”電池和“先進(jìn)”電池的性能差異。系統(tǒng)計(jì)算此時(shí)充電機(jī)應(yīng)當(dāng)采取何種充電方式給電池充電才能達(dá)到給點(diǎn)吃充足，性能好的電池不能過充，而性能差的電池又能充足，保證整車能量的供應(yīng)。</p>&

28、lt;p>　?。?）故障診斷功能 能夠與車輛檢測儀器進(jìn)行通信等，診斷系統(tǒng)故障，方便車輛的維修。</p><p>　　在電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)中，電池監(jiān)控主要指的是被動(dòng)的監(jiān)測和評(píng)估電池的狀態(tài)，但是電池管理包括處理數(shù)據(jù)并且預(yù)測電池將來的表現(xiàn)，甚至是主動(dòng)干預(yù)和控制電池的充放電電流和電壓，控制充電條件和電池工作溫度等。</p><p>　　整車的能量管理是指動(dòng)力系統(tǒng)中為滿足駕駛員期望工況而進(jìn)行

29、的功率和能量的平衡，要完成這個(gè)任務(wù)電池管理系統(tǒng)要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，算法設(shè)計(jì)，硬件、軟件設(shè)計(jì)，應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等。</p><p>　　管理系統(tǒng)（BMS）主要有以下幾部分組成：數(shù)據(jù)采集單元（采集模塊）、中央處理單元（主控模塊）、顯示單元、均衡單元檢測部件（電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、漏電檢測）、控制部件（熔斷裝置、繼電器）等組成。中央處理單元由高壓控制回路、主控板等組成，數(shù)據(jù)采集單元有溫度采集模塊、電壓采集模塊等

30、組成，大部分將均衡模塊與檢測模塊設(shè)計(jì)在一起，顯示單元由顯示板、液晶屏、鍵盤及上位機(jī)組成。一般采用CAN現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)相互間的信息通訊。</p><p>　　BMS的主要工作原理可簡單歸納為：首先數(shù)據(jù)采集電路采集電池狀態(tài)數(shù)據(jù)，再由電子控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，再根據(jù)分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能模塊發(fā)出控制指令，向外界傳遞信息。</p><p>　　第三章 電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p&g

31、t;<p>　　3.1 電池管理系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)</p><p>　　電池組的管理包括對(duì)電池充放電時(shí)的電流、電壓、放電深度、再生制動(dòng)反饋的電流、電池組的自放電率、電池的溫度等進(jìn)行控制。因?yàn)閭€(gè)別電池性能變化后，影響到整個(gè)電池組的性能，所以需要用電池管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)電池組和電池組每個(gè)個(gè)別電池進(jìn)行監(jiān)控，保持各個(gè)電池間的一致性。</p><p>　　3.1.1 技術(shù)指標(biāo)</p>

32、<p>　　電池管理系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)和要求見下表所示：</p><p>　　3.1.2 功能要求</p><p><b>　　（1）數(shù)據(jù)采集 </b></p><p>　　定時(shí)采集電池組電壓、動(dòng)力母線電壓、電池單體電壓、動(dòng)力母線電流、電池箱體各測試點(diǎn)溫度、電池組冷卻風(fēng)道進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)口溫度以及電池組正負(fù)極絕緣電阻，作為系統(tǒng)控制的參數(shù)依據(jù)。

33、</p><p>　?。?）電池SOC計(jì)算</p><p>　　SOC告訴駕駛員電池組剩余多少電量，還可以行駛多少里程；</p><p>　?。?）電池SOH計(jì)算</p><p>　　SOH告訴駕駛員電池組當(dāng)前的健康狀態(tài)及使用壽命。</p><p><b>　?。?）電池組熱管理</b></

34、p><p>　　對(duì)于大功率放電和高溫條件下使用的電池，電池的熱管理尤為必要。熱管理的功能是使電池單體溫度均衡，并保持在合理范圍內(nèi)，對(duì)高溫電池進(jìn)行冷卻，對(duì)低溫電池進(jìn)行加熱。</p><p>　?。?）電池組安全管理</p><p>　　實(shí)時(shí)監(jiān)視電池電壓、電流、溫度、電池正負(fù)極動(dòng)力母線絕緣電阻是否超過正常范圍，防止電池系統(tǒng)過充、過放、過流、短路、絕緣失效（小于500Ω/V）

35、等，特別是防止個(gè)別電池單體過放電，在必要時(shí)切斷系統(tǒng)電路，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。</p><p>　?。?）電池組能量管理</p><p>　　以電流、電壓、溫度、SOC為輸入，控制電池充電過程；以SOC和溫度控制放電電流；電池單體之間存在差異，電池組的工作狀態(tài)是由最差電池單體而決定的。在電池組各個(gè)電池之間設(shè)置均衡電路使各個(gè)電池充放電的工作情況盡量一致。</p><p>

36、;　　（7）CAN通信功能</p><p>　　電池管理系統(tǒng)具備兩路CAN通訊能力，一路CAN與車載充電器、快速充電機(jī)、電機(jī)控制器、儀表控制器、標(biāo)定接口通訊，另一路CAN與BMS從機(jī)通訊，獲得較高的可靠性。根據(jù)應(yīng)用需要，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制要求</p><p>　?。?）自檢和診斷功能</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)傳感器或者線路出現(xiàn)故障，系統(tǒng)應(yīng)該能夠

37、辨識(shí)并提醒駕駛員。</p><p>　　3.2 電池管理系統(tǒng)架構(gòu)及原理</p><p>　　電池管理系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示：</p><p><b>　　圖1 BMS構(gòu)架圖</b></p><p>　　電池管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖8所示，采用1 塊主板、一塊高壓板、兩塊從板；主板負(fù)責(zé)SOC、SOH估算、系統(tǒng)級(jí)安全控制、以及對(duì)內(nèi)對(duì)外數(shù)

38、據(jù)處理等；高壓板負(fù)責(zé)電池組電壓、絕緣電阻測量以及電流的采樣；兩個(gè)從板分別采樣40S和55S電池單體電壓、電池單體溫度以及風(fēng)機(jī)的控制。</p><p>　　電池管理系統(tǒng)原理如下圖所示：</p><p><b>　　圖2 BMS原理圖</b></p><p>　　3.3 電池管理系統(tǒng)接口定義</p><p>　　BMS接口示

39、意圖如下圖所示：</p><p>　　圖3 電池系統(tǒng)連接器定義</p><p><b>　　系統(tǒng)說明：</b></p><p>　　J1:BMS對(duì)外低壓連接器（14芯DC12V）</p><p>　　J2:BMS內(nèi)部通訊連接器（DC12V）</p><p>　　J3:后座椅電池模組加熱輸出連接器（

40、DC320/2A）</p><p>　　J4:車載充電輸入和DCDC輸出高壓連接器（4芯額定600V/20A）</p><p>　　J5:電池總正輸出高壓連接器（單芯額定390V/130A）</p><p>　　J6:電池總負(fù)輸出高壓連接器（單芯額定390V/130A）</p><p>　　J7:電池模塊中間正連接器（單芯額定390V/130

41、A）</p><p>　　J8:電池模塊連接中間負(fù)連接器（單芯額定390V/130A）</p><p>　　J9:電池模塊中間正過孔護(hù)套（單芯額定390V/130A）</p><p>　　J10:電池模塊連接中間負(fù)過孔護(hù)套（單芯額定390V/130A）</p><p>　　J11:電池模塊內(nèi)部通訊過孔護(hù)套（DC12V）</p>

42、<p>　　J12:后排座椅電池模組加熱輸入過孔護(hù)套（DC12V/2A或者DC320/2A）</p><p>　　連接器定義如下表2所示：</p><p>　　3.4 電池管理系統(tǒng)控制策略</p><p>　　3.4.1 控制模式</p><p>　　BMS主要有3種工作模式：待機(jī)模式、放電模式、車載充電模式</p>

43、<p><b>　?。?）待機(jī)模式</b></p><p>　　BMS上電（常電接通）后進(jìn)入待機(jī)模式，處理相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行自檢，若自檢沒有通過報(bào)故障；要求待機(jī)模式下BMS能耗在20mA以下。</p><p><b>　　（2）放電模式</b></p><p>　　BMS在待機(jī)模式下檢測到KEY_ON信號(hào)后，控制從機(jī)

44、上電；當(dāng)接收到所有從機(jī)和高壓接觸器狀態(tài)正常，進(jìn)入預(yù)充電等待狀態(tài)，否則BMS報(bào)故障；當(dāng)檢測到START（大于200ms）信號(hào)后，BMS進(jìn)入放電模式，首先接通電池組負(fù)極主接觸器，然后接通預(yù)充電接觸器；當(dāng)動(dòng)力母線電壓達(dá)到電池組電壓的86%時(shí)，接通電池組正極主接觸器，斷開預(yù)充電接觸器；當(dāng)檢測到KEY_ON信號(hào)斷開，BMS控制Motor Run Relay斷開，關(guān)斷電機(jī)；然后接通預(yù)充電接觸器---切斷電池組正極主接觸器----切斷預(yù)充電接觸器--

45、--切斷電池組負(fù)極主接觸器，BMS進(jìn)入待機(jī)模式。</p><p>　　注：放電模式下，Charge_key無效</p><p><b>　?。?）車載充電模式</b></p><p>　　1） BMS在待機(jī)模式下檢測到Charge_key信號(hào)后，控制從機(jī)上電；當(dāng)接收到所有從機(jī)和高壓接觸器狀態(tài)正常，進(jìn)入充電模式，否則BMS報(bào)故障；然后通過整車CA

46、N和車載充電器進(jìn)行握手。</p><p>　　2）和車載充電器握手成功后，當(dāng)BMS檢測電池組最低溫度低于0℃，控制接通電池組正極主接觸器----接通車載充電接觸器，通過整車CAN啟動(dòng)車載充電器，控制車載充電器輸出電流保持在1.5A, 啟動(dòng)電池加熱系統(tǒng)；當(dāng)BMS檢測電池組最低溫度高于0℃，先關(guān)閉電池加熱系統(tǒng)，然后通過整車CAN總線關(guān)閉車載充電器輸出，然后切斷電池組正極主接觸器---接通電池組負(fù)極主接觸器，通過整車C

47、AN總線啟動(dòng)車載充電器輸出電流保持在6A。</p><p>　　3）當(dāng)檢測到Charge_key信號(hào)斷開后，首先通過整車CAN關(guān)斷車載充電器，然后控制斷開電池組負(fù)極主接觸器----斷開車載充電接觸器，BMS進(jìn)入待機(jī)模式。</p><p>　　注：車載充電模式下IG_key無效。</p><p>　　3.4.2 安全保護(hù)策略</p><p>&

48、lt;b>　　1）絕緣失效保護(hù)</b></p><p>　　BMS檢測到絕緣電阻大于100?/V且小于500?/V，BMS報(bào)警；當(dāng)檢測到絕緣電阻小于100?/V，3S內(nèi)控制Motor Run Relay斷開，延時(shí)100ms,關(guān)斷電機(jī)或者控制切斷車載充電器，然后切斷相應(yīng)高壓回路接觸器，重新啟動(dòng)，按相應(yīng)模式運(yùn)行。</p><p><b>　　2）單體欠壓保護(hù)<

49、/b></p><p>　　當(dāng)電池組單體電壓值底于2500mv以下，BMS報(bào)警；當(dāng)單體電壓低于2000mv后，BMS報(bào)警，3S內(nèi)控制Motor Run Relay斷開，延時(shí)100ms,切斷所有高壓接觸器，重新啟動(dòng)，按相應(yīng)模式運(yùn)行。</p><p><b>　　3）單體過壓保護(hù)</b></p><p>　　當(dāng)電池組單體電壓值上升到3800m

50、v，BMS報(bào)警，以1A為步長降電流到2A時(shí)，控制關(guān)斷車載充電器，當(dāng)單體電壓上升到4000mv，切斷充電高壓接觸器，重新啟動(dòng)，按相應(yīng)模式運(yùn)行。</p><p><b>　　4）電池組欠壓保護(hù)</b></p><p>　　當(dāng)電池組電壓值降到237V，BMS報(bào)警，當(dāng)電池組電壓降到218V，BMS報(bào)警，3S內(nèi)控制Motor Run Relay斷開，延時(shí)100ms,切斷所有高壓

51、接觸器，重新啟動(dòng)，按相應(yīng)模式運(yùn)行。</p><p><b>　　5）電池組過壓保護(hù)</b></p><p>　　當(dāng)電池組電壓值上升到332V，BMS報(bào)警，當(dāng)電池組電壓上升到345V時(shí)，立即切斷所有高壓接觸器，重新啟動(dòng)，按相應(yīng)模式運(yùn)行。</p><p><b>　　6）電池組低溫保護(hù)</b></p><p

52、>　　當(dāng)電池組某點(diǎn)溫度低-10℃，BMS報(bào)警；當(dāng)溫度低于-20℃時(shí)，切斷所有高壓繼電器，重新啟動(dòng)，按相應(yīng)模式運(yùn)行。</p><p><b>　　7）電池組高溫保護(hù)</b></p><p>　　當(dāng)電池組某點(diǎn)溫度高于50℃，BMS報(bào)警，當(dāng)溫度高于55℃，3S內(nèi)控制Motor Run Relay斷開，延時(shí)100ms,切斷所有高壓繼電器，重新啟動(dòng)，按相應(yīng)模式運(yùn)行。<

53、;/p><p><b>　　8）放電過流保護(hù)</b></p><p>　　當(dāng)電池組放電電流超過200A，BMS報(bào)警，當(dāng)電流超過280A，控制Motor Run Relay斷開，延時(shí)100ms,切斷所有高壓繼電器；重新啟動(dòng)，按相應(yīng)模式運(yùn)行。</p><p><b>　　9）充電過流保護(hù)</b></p><p&

54、gt;　　當(dāng)電池組充電電流超過8A，BMS報(bào)警，當(dāng)電流超過10A，切斷充電高壓繼電器；重新啟動(dòng)，按相應(yīng)模式運(yùn)行。</p><p>　　3.4.3 CAN通信協(xié)議</p><p><b>　　1）技術(shù)要求</b></p><p>　　BMS對(duì)外采用兩路CAN總線通訊，通過整車CAN總線分別與VCU和On Board Charger進(jìn)行通訊；通過內(nèi)

55、部CAN總線與2塊BMU進(jìn)行通訊。</p><p><b>　　波特率：500K；</b></p><p>　　接口要求：隔離，連接器有屏蔽線；</p><p>　　規(guī)范：ISO11898；</p><p>　　數(shù)據(jù)格式 ：Intel；</p><p>　　CAN信息標(biāo)識(shí)符為11位。</

56、p><p><b>　　2）CAN報(bào)文</b></p><p>　　數(shù)據(jù)通信是BMS的重要組成部分，目前在汽車上的BMS中數(shù)據(jù)通信方式主要采用CAN總線通信方式，一般要求電源系統(tǒng)與充電機(jī)采用CAN總線方式進(jìn)行通信，CAN總線是一種有效支持實(shí)時(shí)控制或分布式控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，在電磁干擾環(huán)境下它可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，而且硬件成本還比較低。CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)采用的是多

57、主方式，它在網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)都可主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，按系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以分成不同的優(yōu)先級(jí)，采用短幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)鏈路層，每一幀是8b而且容易就錯(cuò)，采用光纖和雙絞線的傳輸介質(zhì)，節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到110個(gè)，傳輸速率傳達(dá)到1Mb/s，廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼是它的最大特點(diǎn)，傳輸安全性很高，抗干擾能力和容錯(cuò)能力都很強(qiáng)【9】。</p><p><b>　　結(jié)　論</b></p><p

58、>　　本文主要完成以下工作：</p><p>　?。ㄒ唬┛偨Y(jié)了電動(dòng)汽車的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并分析了電動(dòng)汽車的發(fā)展前景。</p><p>　?。ǘ┙Y(jié)合江淮同悅第三代純電動(dòng)汽車，指出了電池管理系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和功能要求，對(duì)本文的電源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　?。ㄈ﹪@電池安全和有效利用的目標(biāo)，定性的分析了電池管理系統(tǒng)的構(gòu)架和原理，以盡量達(dá)到保

59、障電池使用安全的目的和改善電池容量、能量未能充分利用的不足。</p><p>　?。ㄋ模┳鞒隽藢?duì)電池管理系統(tǒng)軟硬件接口的定義和控制策略。在電動(dòng)車上，電池管理系統(tǒng)對(duì)整車的安全運(yùn)行、整車控制策略選擇、充電模式的選擇以及運(yùn)營成本都有很大的影響。無論在車輛運(yùn)行過程中還是在充電過程中，電池管理系統(tǒng)都要完成電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷，并通過總線的方式告知車輛集成控制器或充電機(jī)等，以便采取相應(yīng)的控制策略，達(dá)到有效利用電池性能

60、且保障使用安全的目的。</p><p><b>　　致　謝</b></p><p>　　歷時(shí)兩個(gè)多月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師—陳永新老師，他對(duì)我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最衷心的感謝！ </p

61、><p>　　感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多素材，還在論文的撰寫和排版過程中提供熱情的幫助。 </p><p>　　由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)指正！</p><p><b&g

62、t;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】 范叢山．電動(dòng)汽車技術(shù)原理及發(fā)展展望．揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(9)，第11卷第3期Vol.11No．3</p><p>　　【2】 張衛(wèi)青．混合電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)[J]．重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(5)：45—47．</p><p>　　【3】 舒華，姚國品.汽車電子控制技術(shù) [M], 北

63、京；人民交通出版社，2002</p><p>　　【4】 莊繼德. 汽車電子控制系統(tǒng)工程 [M], 北京；北京理工大學(xué)出版社，2003</p><p>　　【5】 安相壁,汽車技術(shù)新概念 [J].世界汽車1999（10）；41</p><p>　　【6】 李春明.汽車車身電子技術(shù) [M], 北京；北京理工大學(xué)出版社，2003</p><p>

64、　　【7】 陳宇光.汽車電器與電子設(shè)備 [M], 北京；機(jī)械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　【8】 周泉.CAN基本知識(shí) [J].汽車電器，2003（4）</p><p>　　【9】 朱建風(fēng)，李國忠 常見車系CAN-BUS原理與檢修 [M], 北京；機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p><p><b>　　Abstract</b><

65、/p><p>　　Abstract: Management control equipment associated with the power battery called -- the battery management system (BMS), as a whole, play a role in electric vehicle. Battery management system function c

66、an be divided into two aspects: to ensure safety of the cell; the use of reasonable and efficient energy storage battery.</p><p>　　For the current problem in Li-ion battery management, the paper studied the

67、battery management system in EV which was used in social services-called IEV3-made in JAC. The paper studied the technical index and function requirement of the BMS at frist. Starting from the angle of the technical inde

68、x and function requirement ,analysis the structure and principle of the battery management system. On this basis, taking into account the car battery use and work environment, to make the definition and c</p><