混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的分析開題報(bào)告 2

1、蕪 湖 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池管理的分析 系 （院） 機(jī)械系 年級 10級 專 業(yè) 汽車檢測與維修 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處2012 年 10月一、 選題背景、研究意義及文獻(xiàn)綜述1、 選題背景 汽車在給人類帶來無數(shù)便利的同時(shí)，也伴隨帶來了眾多不利影響。目前世界汽車保有量約8億輛。預(yù)計(jì)到2010年全球汽車保有量將達(dá)到10億輛。2003全球57%的石油消費(fèi)在交通領(lǐng)域，預(yù)計(jì)到2020年交通用油占全球石油總消耗的62%以上。在汽車保有量高和使用集中的大城市，汽車噪聲和尾氣排放對城市環(huán)境己造成嚴(yán)重污染，對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此從

2、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、降低汽車污染物的排放量、以綠色環(huán)保汽車代替燃油汽車也是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，成為世界共同關(guān)注的問題。我國大城市的大氣污染已不能忽視，汽車排放是主要污染源之一，我國已有16個(gè)城市被列入全球大氣污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市之中。我國現(xiàn)今人均汽車是每1000人平均10輛汽車，但石油資源不足，每年已進(jìn)口幾千萬噸石油，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油進(jìn)口就成為大問題。因此在我國研究發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車不是一個(gè)臨時(shí)的短期措施，而是意義重大的、長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略考慮。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在不降低動(dòng)力性的前提下，可大幅提高燃油經(jīng)濟(jì)性及減少汽車排放。因此，許多國家政府和大型汽車公司加大了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的研究開發(fā)工

3、作，并取得了卓有成效的成果?？梢韵嘈牛谛铍姵丶夹g(shù)沒有根本性突破之前使用混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是解決能源與排放問題的最具有現(xiàn)實(shí)意義的途徑之一。2、 研究意義 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在能源、環(huán)保方面的意義是重大的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年我國進(jìn)口石油7000萬噸，預(yù)計(jì)2010年后將超過15億噸，相當(dāng)于科威特一年的總產(chǎn)國家量。環(huán)保中心預(yù)測：到2010年，我國汽車尾氣排放量將占空氣污染源的64。傳統(tǒng)的內(nèi)燃汽車在國外開發(fā)的歷史已有百年，中國費(fèi)了很大的力氣卻仍然只是抓住了尾巴。相比之下，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車還屬于產(chǎn)業(yè)化初期，尚未形成新的工業(yè)體系，中國和其他國家一樣處在同一條起跑線上，因此中國在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車領(lǐng)域參與世界的競

4、爭是公平的?！?63”電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)規(guī)劃組組長、同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心主任萬鋼教授說：“在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域，我們與發(fā)達(dá)國家的差距是20年，而在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的差距只有5年?！?作為一種小型、中速和短途的日常交通工具，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在中國有著得天獨(dú)厚的發(fā)展條件和廣闊的應(yīng)用前景。 從產(chǎn)能、石油儲(chǔ)采比、消費(fèi)增長量和進(jìn)口依存度的現(xiàn)狀和預(yù)期來看，我國的能源安全將日益脆弱，汽車燃料替代是一個(gè)刻不容緩的問題。降低我國石油對外依存無非兩個(gè)方面：一是節(jié)約用油，二是替代。跟其他發(fā)達(dá)國家一樣，交通運(yùn)輸將成為我國石油最重要的消費(fèi)行業(yè)。預(yù)計(jì)我國2020年汽車將消耗石油3.5億噸左右，約占石油總消耗量的65%。因此，如

5、果我們可以控制汽車增量，在一定程度上，就可以控制石油對外依存量。那么，我國的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r如何？20012009年，我國汽車需求年均增長24.9%，遠(yuǎn)高于全球汽車增長幅度。2010年我國汽車銷量約1800萬輛。隨著收入的提高，汽車產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢，汽車市場規(guī)模將長期處于世界首位。石油最具潛力的替代應(yīng)該與交通運(yùn)輸相關(guān)，如果汽車的數(shù)量(增量)無法減少，那么，汽車燃料的石油替代將是我國減少石油對外依存的一個(gè)最重要的方面。從產(chǎn)能、石油儲(chǔ)采比、消費(fèi)增長量和進(jìn)口依存度的現(xiàn)狀和預(yù)期來看，我國的能源安全將日益脆弱，汽車燃料替代則是一個(gè)刻不容緩的問題。如果政府愿意將發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車提高到保障我國

6、能源安全的位置，我們就可以預(yù)期混合動(dòng)力電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)將有一個(gè)快速發(fā)展。3、 文獻(xiàn)綜述隨著全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和發(fā)展，汽車已經(jīng)大量進(jìn)入家庭，尤其是發(fā)展中國家。但是，能源緊缺，環(huán)境污染這些問題也日益突出，如何解決這些問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，這一課題擺在了我們面前。從目前世界范圍內(nèi)的整個(gè)形勢來看，日本是電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個(gè)國家之一，特別是在發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車方面，日本居世界領(lǐng)先地位。美國三大汽車公司只是小批量生產(chǎn)、銷售過純電動(dòng)汽車，而混合動(dòng)力和燃料電池電動(dòng)汽車目前還未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，日本的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在美國市場上占據(jù)了主導(dǎo)地位。目前我國各大汽車集團(tuán)都在進(jìn)行混合動(dòng)力電動(dòng)汽車研發(fā)，多數(shù)以混合動(dòng)力

7、電動(dòng)客車為主，這種研發(fā)方向符合我國國情，有利于我國混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的研究發(fā)展。通過對文獻(xiàn)資料閱讀和分析，了解了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的一些關(guān)鍵技術(shù)，而且通過對于國家標(biāo)準(zhǔn)GBT19751-05混合動(dòng)力電動(dòng)汽車安全要求、GBT19752-05混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力性能試驗(yàn)方法和GBT19753-05輕型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量消耗量試驗(yàn)方法的查詢，知道了對于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的檢測是十分嚴(yán)格的。因?yàn)槭请妱?dòng)汽車，能源是全車的核心，通過查閱資料和相關(guān)信息，對于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池的種類及它們的優(yōu)缺點(diǎn)有了一定的認(rèn)識(shí)，也會(huì)在以后的研究中關(guān)注比較常用的電池。除了電池以外，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的其他關(guān)鍵性能指標(biāo)也是要求嚴(yán)格，如

8、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池管理、絕緣保護(hù)、制動(dòng)系統(tǒng)、電氣信號(hào)等。這些內(nèi)容都是 在接下來的研究中需要特別注意的。二、 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題1. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池及管理系統(tǒng)：研究電池單體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及體系配比技術(shù)，研究系統(tǒng)SOC、SOH和SOF估算和控制技術(shù)，電池系統(tǒng)高效管理技術(shù)，系統(tǒng)熱、電、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化集成技術(shù)；研究系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證評價(jià)技術(shù)；可靠性滿足整車集成要求，安全性、電磁兼容性等滿足國家標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)規(guī)范要求。 2. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電機(jī)及控制系統(tǒng)：研究電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)與變速箱等機(jī)電耦合裝置集成技術(shù)，研究雙（單）電機(jī)控制器的集成技術(shù)，研究電機(jī)及其控制系統(tǒng)的性能提升

9、與安全控制技術(shù)，研究電機(jī)及其控制系統(tǒng)的可靠性、耐久性、環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容以及減振降噪技術(shù)，研究批量生產(chǎn)的先進(jìn)制造和質(zhì)量控制技術(shù)。3. 超級電容器：研究標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的混合動(dòng)力汽車電源模塊。在保持超級電容器高比功率、長壽命和快充特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，大幅度提高比能量。 4. 相關(guān)檢測方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析三、 研究步驟、方法1. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池及管理系統(tǒng)：以單片機(jī)為核心，采用分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)時(shí)檢測動(dòng)力電池的各種運(yùn)行參數(shù)?？梢愿鶕?jù)電池狀態(tài)進(jìn)行故障診斷和報(bào)警, 同時(shí)具有熱管理功能等；系統(tǒng)參數(shù)通過PC進(jìn)行標(biāo)定，通過CAN總線與整車其他系統(tǒng)進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)信息共享。車載充電機(jī)，具有為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池

10、，安全、自動(dòng)充滿電的能力，充電機(jī)依據(jù)電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，完成充電過程。1）具備高速CAN網(wǎng)絡(luò)與BMS通信的功能，判斷電池連接狀態(tài)是否正確；獲得電池系統(tǒng)參數(shù)、及充電前和充電過程中整組和單體電池的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。2）可通過高速 CAN網(wǎng)絡(luò)與車輛監(jiān)控系統(tǒng)通信，上傳充電機(jī)的工作狀態(tài)、工作參數(shù)和故障告警信息，接受啟動(dòng)充電或停止充電控制命令。3）完備的安全防護(hù)措施：交流輸入過壓保護(hù)功能；交流輸入欠壓告警功能；交流輸入過流保護(hù)功能；直流輸出過流保護(hù)功能；直流輸出短路保護(hù)功能；輸出軟啟動(dòng)功能，防止電流沖擊；在充電過程中，充電機(jī)能保證動(dòng)力電池的溫度、充電電壓

11、和電流不超過允許值；并具有單體電池電壓限制功能，自動(dòng)根據(jù)BMS的電池信息動(dòng)態(tài)調(diào)整充電電流。自動(dòng)判斷充電連接器、充電電纜是否正確連接。當(dāng)充電機(jī)與充電樁和電池正確連接后，充電機(jī)才能允許啟動(dòng)充電過程；當(dāng)充電機(jī)檢測到與充電樁或電池連接不正常時(shí)，立即停止充電；充電聯(lián)鎖功能，保證充電機(jī)與動(dòng)力電池連接分開以前車輛不能啟動(dòng)；高壓互鎖功能，當(dāng)有危害人身安全的高電壓時(shí)，模塊鎖定無輸出；具有阻燃功能。車載充電機(jī)技術(shù)指標(biāo)：輸入電壓：AC220V，50Hz±1Hz；輸出電壓范圍：DC140360V輸出電流范圍：1A12A最大功率：5KW轉(zhuǎn)換效率：92%（滿載）功率因素：0.99（滿載）環(huán)境溫度、工作溫度：-3

12、070（50以上限功率輸出）保護(hù)功能：輸出過壓、過流、短路、過熱、電池反接保護(hù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車車載充電機(jī)系統(tǒng)總體：（1）具有CAN總線接口及功能：充電模式可通過CAN（2.0B）總線接口自動(dòng)控 制； 電池管理系統(tǒng)通過CAN通訊控制充電機(jī)實(shí)現(xiàn)分階段恒流恒壓充電；工作狀態(tài)和故 障信息可以通過CAN接口讀取。（2）必要的保護(hù)功能：短路（交流和直流側(cè)），輸出過流、過壓、欠壓、過熱等。（3）在交流電源欠壓保護(hù)后，電源電壓恢復(fù)正常后，可以自動(dòng)恢復(fù)充電的功能；停電后恢復(fù)供電時(shí)，充電機(jī)具有自動(dòng)恢復(fù)充電功能。（4）電磁兼容性：滿足車輛電氣系統(tǒng)電磁兼容性（5）輸入輸出接口包括：220VAC、13.5VDC、CAN

13、通信、250400VDC。充電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)及考核指標(biāo)（1）額定功率：2.8KW（2）輸入電壓220±10%，5060Hz（3）電壓輸出：高壓250-400VDC，精度FS 1%；低壓：13.5VDC（150W）（4）輸出電流：07A，精度為FS 1%，充電電流<1A時(shí)自動(dòng)停機(jī)（5）整機(jī)效率：85%（6）輸出電壓紋波：小于1%（7）外形尺寸：小于370mm´230mm´180mm。（8）連續(xù)工作時(shí)，環(huán)境溫度-2040 ，箱體內(nèi)系統(tǒng)溫度-2065 。（9）系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間78小時(shí)（10）使用環(huán)境：車載2. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電機(jī)及控制系統(tǒng)：從電機(jī)、功率電子裝置和控制

14、技術(shù)三個(gè)方面論述了當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，指出了其未來的發(fā)展趨勢。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)的要求主要有：(1)以轉(zhuǎn)矩為控制目標(biāo)，油門和制動(dòng)的開度是電磁轉(zhuǎn)矩給定的目標(biāo)值，要求轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，波動(dòng)??；(2)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)要有較寬的調(diào)速范圍，電機(jī)能在四象限內(nèi)工作；(3)為保證加速時(shí)間，要求電機(jī)低速時(shí)有大的轉(zhuǎn)矩輸出和較大的過載倍數(shù)，為保證汽車能跑到最高車速，要求電機(jī)高速區(qū)處有一定的功率輸出；(4)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高效、可靠性好、電磁兼容性好且易于維護(hù)等。3. 超級電容器：研究碳材料、電解液等關(guān)鍵材料技術(shù)；研究單體電容電性能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)，模塊均衡及熱管理等技術(shù)等。四、主要參考文獻(xiàn)鄭敏信，齊鉑金，吳紅杰，等. 混合動(dòng)力客車鋰離子動(dòng)力電池管理系統(tǒng)J. 高技術(shù)通訊，2008.2，18(2)袁方偉，陳思忠. 電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的研究J. 汽車研究與開發(fā)，2003,(3)萬沛霖. 電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)M. 北京：北京理工大學(xué)出版社，l998,12王玲. 混合動(dòng)力大巴用高比功率鎳氫電池的管理