【摘 要】
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能源短缺、环境污染是当今全球面临的两大问题,备受世界各国关注,节能环保型汽车成为当代汽车发展的主要方向。纯电动汽车拥有零污染、能源可再生且利用率高等优点,成为最符合节能环保主题的汽车,受到大众青睐。动力电池组作为纯电动汽车的动力来源,由于汽车工况复杂且工作环境多变,电池组会出现性能及安全问题,进而直接影响整车性能和安全,因此需要电池管理系统（Battery Management Systems,简
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能源短缺、环境污染是当今全球面临的两大问题,备受世界各国关注,节能环保型汽车成为当代汽车发展的主要方向。纯电动汽车拥有零污染、能源可再生且利用率高等优点,成为最符合节能环保主题的汽车,受到大众青睐。动力电池组作为纯电动汽车的动力来源,由于汽车工况复杂且工作环境多变,电池组会出现性能及安全问题,进而直接影响整车性能和安全,因此需要电池管理系统（Battery Management Systems,简称BMS）来保护电池系统可靠运行。本文以磷酸铁锂电池为研究对象,进行BMS的开发设计。首先通过纯电动汽车几种常用动力电池的对比,确定方形磷酸铁锂电池为动力源,并对其结构、工作原理及性能指标等进行了学习研究。基于纯电动拖拉机的持续作业时间和永磁同步驱动电机的具体参数,对电池系统参数进行了详细计算,并选择先串联后并联再串联的连接方式作为电池系统的拓扑结构。在分析SOC估算方法的基础上,将开路电压法与安时积分法相结合,进行了电池SOC估计。其次,采用主从式拓扑结构进行本文BMS硬件系统的设计,硬件系统包括负责数据处理分析、环境温湿度采集、SOC估算、故障报警、与上位机通信等任务的主控板及负责电池电压、电流、温度等数据采集任务的从控板两部分组成,二者之间通过CAN总线进行通讯和数据传输。主控芯片与从控芯片均采用STM32F103系列芯片,功耗低、运算速度快、硬件集成度高且事务处理能力强,能够很好地保证硬件系统的安全可靠性。在硬件系统基础上,根据主控板和从控板各自需要实现的功能,完成对应软件程序的设计,主要包括主程序、SOC估算程序、故障报警程序、通信程序及电池数据采集程序等,同时使用Visual Studio软件进行上位机监控界面的设计,实时监控电池各项参数。最后,搭建实验平台,通过对磷酸铁锂电池组进行电压、电流、温度等数据的采集试验及在充放电状态下的SOC估算实验,测试系统的功能和可靠性。测试结果表明,本文所设计的BMS硬件系统和软件结构均合理,实现了预期目标,具有一定实用价值。
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