車輛低溫啟動(dòng)鋰電池管理系統(tǒng)研究.pdf

1、車輛啟動(dòng)時(shí)，需要起動(dòng)機(jī)提供足夠的功率來(lái)達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需的扭矩和轉(zhuǎn)速。而蓄電池作為起動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，其性能決定了起動(dòng)機(jī)所能輸出的最大功率。傳統(tǒng)的蓄電池（如鉛蓄、鎳鎘等），在低溫環(huán)境下，其電解液的傳輸性能會(huì)隨著溫度的降低而變差，其容量和輸出功率大幅衰減，不能提供車輛正常啟動(dòng)所需的輸出功率，導(dǎo)致車輛啟動(dòng)困難。另一方面，傳統(tǒng)蓄電池含有鉛、鎘等重金屬，若處理不當(dāng)，容易造成環(huán)境污染。目前，鋰電池以單體電壓大、能量密度高、自放電率小、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使

2、用溫度范圍寬、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注。特別是隨著低溫鋰電池技術(shù)的不斷發(fā)展，鋰電池的低溫性能得到了極大的改善，鋰電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)蓄電池是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。但由于鋰電池的生產(chǎn)工藝及自身特性，鋰電池仍然存在單體性能不一致、安全隱患等問(wèn)題，因此亟需有效的鋰電池管理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行管理，以保障鋰電池能夠可靠安全的工作。
　　針對(duì)上述需求，設(shè)計(jì)了一種基于CAN和LIN總線的分布式鋰電池管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)鋰電池的參數(shù)，預(yù)測(cè)鋰電池的剩余容量以及健康

3、狀況，并根據(jù)電池狀態(tài)，采取均衡、切斷回路等措施保護(hù)電池，延長(zhǎng)整個(gè)電池組的使用壽命;針對(duì)特殊的低溫使用環(huán)境，采用專門的放電策略，改善鋰電池的低溫性能，以滿足車輛低溫啟動(dòng)的需求。研究車輛低溫啟動(dòng)鋰電池管理系統(tǒng)具有一定的理論研究和工程應(yīng)用價(jià)值。論文的研究工作主要包括以下內(nèi)容:
　　1)總結(jié)國(guó)內(nèi)外鋰電池管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及其特點(diǎn)，分析磷酸鐵鋰電池的工作原理以及低溫影響鋰電池性能的原因，并將鋰電池和其他常用傳統(tǒng)蓄電池進(jìn)行比較，分析鋰電池的優(yōu)

4、缺點(diǎn)。
　　2)研究基于Thevenin電路模型的SOC和SOH估算算法。利用變長(zhǎng)度滑窗最小二乘法對(duì)所建立的電路模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)改變檢測(cè)策略以及滑模觀測(cè)器來(lái)估算鋰電池的狀態(tài)變量OCV，并根據(jù)鋰電池OCV-SOC曲線，估算電池SOC;利用計(jì)算出的SOC，并結(jié)合當(dāng)前充放電倍率下的不可用容量，估算電池的的最大可用容量，從而得到電池的SOH值。
　　3)研究基于CAN和LIN總線的分布式電池管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，既避免過(guò)多占用

5、車輛CAN總線資源，又方便于鋰電池管理系統(tǒng)的擴(kuò)展。論文詳細(xì)闡述了鋰電池管理系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。硬件設(shè)計(jì)包括基于MM9Z1J638芯片的主控模塊設(shè)計(jì)、通信模塊設(shè)計(jì)、保護(hù)控制模塊設(shè)計(jì)等。軟件設(shè)計(jì)包括上下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。上位機(jī)軟件通過(guò)Delphi編程實(shí)現(xiàn)鋰電池參數(shù)監(jiān)測(cè)及存儲(chǔ)、SOC\SOH估算等功能。下位機(jī)軟件通過(guò)CodeWarrior對(duì)MM9Z1J638進(jìn)行編程和在線調(diào)試，實(shí)現(xiàn)鋰電池的參數(shù)采集、保護(hù)、均衡、通信等功能，達(dá)到有效管鋰電池組的目