磷酸铁锂动力电池管理系统的研究

随着能源、环保问题的日益突出,电动汽车以其零排放,低噪声等优点越来越受到世界各国的重视。但是电动汽车的发展尚有很多问题需要解决,作为电动汽车发展的核心技术之一的动力电池及其管理系统,是电动汽车产业化、实用化的关键。本论文在研究电池模型及电池荷电状态(Sate of Charge, SOC)算法的基础上,结合某公司FA电动汽车项目的实际应用,设计一种电动汽车用磷酸铁锂电池组管理模块,并阐述了系统的设计与实现方法。 论文从电池管理系统的作用和功能出发,阐述了电池管理系统中几种关键技术和难点,提出本论文的研究重点。 论文从磷酸铁锂动力电池的工作原理和特性方面分析了影响电池SOC的主要因素。在对常用电池模型进行分析和介绍的基础上,建立一种磷酸铁锂动力电池的电化学模型,并给出模型状态方程的推导过程和实验仿真。 在SOC估算方面,比较分析了几种常用SOC算法,提出了推广的卡尔曼滤波与开路电压相结合的方法,估算磷酸铁锂电池的SOC,并对扩展的卡尔曼滤波算法作了进一步研究和仿真,验证其可行性。 论文根据某公司FA电动汽车动力电池组的实际要求,提出一种分布式结构的电池管理系统方案。管理系统设计分成两个部分:一部分是基于PIC16F726单片机的底层监控模块设计,用于检测单节电池电压、温度等信息;另一部分是基于PIC32MX460F512L的中央管理模块设计,实现电池组电流和总电压检测、SOC估算、故障报警以及通讯等功能;两部分通过无线RF网络进行通信。论文还对管理系统各功能模块设计思路和软件实现进行了分析和研究,并通过试验进一步验证系统的可靠性、实用性。