低速电动车电池管理系统设计

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21世纪以来,随着生态系统的破坏,空气污染问题愈发严重。汽车尾气是空气污染的主要因素之一,因此推广电动车的需求越来越大。低速电动汽车以其成本低,轻便简单而广泛应用于物流及代步工具市场。低速电动车尽管购入成本较小,但其续航以及安全性能却存在隐患。为了实现安全有效的管理电动车电池包,论文提出了一套针对低速车电池包的电池管理系统,该系统使用模块化设计,各个模块均有自己独立的电源,模块可独立工作,方便调试与维修,可大大提高系统可靠性。论文的主要工作如下:(1)分析了低速电动车动力系统的功能需求,设计了电池管理系统的实现方案,将系统划分为实时监测、保护、能量管理和信息管理等功能模块。分析了锂离子电池工作特性,建立了电池动态模型,选用扩展卡尔曼滤波算法对电池荷电状态(State of charge,SOC)进行估算。(2)设计了电池管理系统各个硬件模块,绘制了印制电路板图。将系统硬件方案划分为主控板、采集板和保护板三个硬件模块。主控板电路包括最小系统、电源、采样、显示及通信等模块。保护板包括功率及驱动电路和极限值硬件保护电路。采集板包括单体电压采样及均衡电路、温度采样电路、板载MCU电路等模块。采集板与主控板之间使用CAN通信交换数据。(3)为了提高用户用电计量精度,系统增加了电量计量功能并使用软硬件结合的保护方案提高系统可靠性。设计了初始化、信息采样、SOC估计及电量计量、均衡、保护等模块程序。基于总电压为60V20Ah磷酸铁锂电池组搭建了BMS系统实验样机,并对系统采集精度、SOC估计效果、均衡效果以及保护功能进行了实验验证,结果表明设计的系统电流采集精度较高,且可以从软硬件两方面实现对电池的保护,SOC估算较平稳且电池一致性较好,验证了电池管理系统的可靠性和稳定性。
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