【正文】 目 錄 摘要??????????????????????????????? （ 1） 一、緒論????????????????????????????? （ 2） 二、 電池管理系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀??????? ????????????（ 4） 國內(nèi)外 電池管理系統(tǒng)的發(fā)展概況???????????????? （ 5） 三、 電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ?????????????????????（ 9） 電池管理系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo) ???????????????????（ 9） 技術(shù)指標(biāo) ??????????? ????????????（ 9） 功能要求 ???????????????????????（ 10） 電池管理系統(tǒng)構(gòu)架及原理 ??????????????????（ 11） 電池管理系統(tǒng)軟硬件接口定義 ????????????????（ 13） 電池管理系統(tǒng)控制策略 ???????????????????（ 16） 控制模式 ???????????????????????（ 16） 安全保護(hù)策略 ?????????????? ???????（ 17） CAN 通信協(xié)議 ?????????????????????（ 18） 結(jié)論 ???? ??????????????????????????（ 19） 致謝 ???? ??????????????????????????（ 19） 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????（ 20） 英文摘要 ????????????????????????????（ 21） 第 1 頁 共 22 頁 中文摘要 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。 針對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，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，作出了對電池管理系統(tǒng)軟硬件接口的定義和控制策略。 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 第 2 頁 共 22 頁 【正文】： 第一章 緒論 隨著人們環(huán)境意識的不斷提高，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 2020 年世界石油總產(chǎn)量的兩倍。中國是石油資源相對貧乏的國家，“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，對整個(gè)地球的生態(tài)環(huán)境造成了難以量化的毀壞。聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署的《中國人類發(fā)展報(bào)告》指出，目前全球 20 個(gè)空氣污染最嚴(yán)重的城市中，中國占 16 個(gè)。在環(huán)境和能源的雙重壓力下，電動(dòng)車 (EV)作為一種綠色智能高效的交通工具，它的生產(chǎn)和應(yīng)用有效地解決了能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的問題，電動(dòng)汽車重新成為世界各國尤其是發(fā)達(dá)重家研究的重點(diǎn)，電動(dòng)汽車的應(yīng)用前景廣闊 【 1】【 2】 。 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)汽車發(fā)展的同 第 3 頁 共 22 頁 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：純電動(dòng)車輛技術(shù)日臻成熟，在特定區(qū)域推廣應(yīng)用，等待發(fā)展機(jī)遇；混合動(dòng)力汽車技術(shù)漸趨完善，進(jìn)入商業(yè)化推廣階段；燃料電池汽車技術(shù)處 于新的突破前期，正在成為新的研發(fā)熱點(diǎn)。經(jīng)過“八五 、“九五 和“十五”的技術(shù)公關(guān)，我國在電動(dòng)汽車整車及零部件也取得了顯著進(jìn)展，同時(shí)對電池管理系統(tǒng)以及充電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了長期深入的研究開發(fā)，在 BMS 方面取得很大的突破，與國外水平也較為接近，研制產(chǎn)品在純電動(dòng)和混合動(dòng)力電動(dòng)車上得到大量使用，部分關(guān)鍵技術(shù)已處于國際領(lǐng)先水平。但電池管理技術(shù)還并不成熟，電動(dòng)汽車的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化，對動(dòng)力蓄電池管理系 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】 。 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)對電動(dòng)汽車電池高壓系統(tǒng)的安全管理 【 3】【 4】 。 第 4 頁 共 22 頁 第二章 電動(dòng)汽車電源管理系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀 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。 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。 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。 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】 。 國內(nèi)外發(fā)展概況 第 5 頁 共 22 頁 目前世界各國都在大力研制電動(dòng)汽車。 下面介紹幾種典型的電池管理系統(tǒng)。后 座 椅 電池 模 組行 李 箱 電池 模 組21BA14Pin1J6J7J3維修開關(guān)+CDEF43GH11J5IJ10Pin4PinKJ2J4