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纯电动大巴磷酸铁锂动力电池监测与SOC估计

作　者: 陈洪图
导　师: 王伟力
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: EV 动力电池管理系统 SOC CAN
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本研究的目的是设计动力电池管理系统,对磷酸铁锂动力电池进行监测、动力电池模组的荷电态(SOC)估计。根据整车技术要求,通过电池单体和模组电池的试验确定电源系统的结构、动力电池管理系统的软硬件结构与功能;遵照SAE J1939协议分配网络节点;按照时间触发(TTCAN)协议设计报文结构。借助Kvaser提供的库函数设计图形界面软件,分析总线产生错误帧和造成丢失帧原因;设计电压与温度为隶属函数的模糊逻辑算法,用Mamdani法对SOC进行反模糊化输出;通过整车路试测试动力电池管理系统的功能与抗干扰性;通过二种方式验证SOC估计的准确性。本论文是一篇应用研究论文,做到了硬件低成本、开发周期短等目标,改进了SOC的估计算法。路试数据证明,系统具有可靠性高、准确度高、维护简单等特点,可以满足纯电动大巴应用要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题的研究现状  9-13
    1.1.1 纯电动大巴的发展现状  9-10
    1.1.2 磷酸铁锂动力电池的应用现状  10-11
    1.1.3 动力电池管理系统技术现状  11-12
    1.1.4 纯电动大巴SOC 研究现状  12-13
  1.2 研究的目的及意义  13
  1.3 课题来源及本文主要研究工作  13-15
第2章 磷酸铁锂动力电池性能分析  15-27
  2.1 磷酸铁锂动力电池的工作原理与性能指标  15-16
    2.1.1 工作原理  15-16
    2.1.2 电池主要性能  16
  2.2 磷酸铁锂动力电池单体充放电试验  16-19
    2.2.1 试验方法  17-18
    2.2.2 试验结果  18-19
  2.3 磷酸铁锂动力电池模组结构与充放电试验  19-24
    2.3.1 电池模组内部结构  20-21
    2.3.2 电池模组充放电试验  21-22
    2.3.3 试验结果  22-24
  2.4 磷酸铁锂动力电池SOC 相关参数分析  24-26
    2.4.1 动力电池一致性评价  24-25
    2.4.2 动力电池外特性与SOC 相关性分析  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章 动力电池管理系统设计  27-48
  3.1 系统硬件设计与功能阐述  27-31
    3.1.1 系统总体结构  27-30
    3.1.2 信号采集系统设计  30-31
  3.2 系统软件设计  31-34
    3.2.1 BMU 软件设计  31-33
    3.2.2 BECU 软件设计  33-34
  3.3 纯电动大巴整车通信网络设计  34-44
    3.3.1 EV 大巴整车节点地址分配  35
    3.3.2 BMS 系统报文设计  35-41
    3.3.3 动力电池管理系统网络健壮性设计  41-44
  3.4 系统上位机软件设计  44-47
    3.4.1 SCI 接口程序设计与功能介绍  44-45
    3.4.2 Kvaser USBcan II 接口程序设计与功能介绍  45-47
  3.5 本章小结  47-48
第4章 基于模糊算法的动力电池SOC 估计  48-57
  4.1 动力电池荷电状态SOC 的定义  48-49
    4.1.1 动力电池单体SOC 定义  48
    4.1.2 动力电池模组SOC 定义  48-49
  4.2 动力电池模组SOC 估计模糊逻辑算法设计  49-54
    4.2.1 模糊逻辑方案确定  49-51
    4.2.2 模糊逻辑算法的设计  51-54
  4.3 反模糊化输出  54-56
    4.3.1 Mamdani 推理的MIN-MAX-重心法  54-56
    4.3.2 动力电池管理系统Mamdani 法应用  56
  4.4 本章小结  56-57
第5章 纯电动大巴路试数据获取与SOC 估计验证  57-62
  5.1 纯电动大巴路试  57-58
  5.2 电池SOC 估计精确度分析与验证  58-61
  5.3 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-66
攻读学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 蓄电池
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