摘要
随着日益凸显的能源问题和环境问题，世界各国都将关注点从传统燃油汽车转移到新能源汽车上。然而，对于电动汽车而言，其发展遇到的安全性和续航里程忧虑问题都和电池管理系统（batterymanagementsystem,BMS）密切相关。一个完整的BMS能够实现对电池的各个外特性指标（包括温度、电压、电流）的实时监控、电池状态（荷电状态、健康状态、功率状态等）的实时估算、电池故障的报警和诊断、电池的均衡管理以及热管理等，进而保障动力电池的正常工作和为电动汽车行驶提供动力来源。 考虑到目前关于BMS的研究中普遍存在电池参数采样不准确、荷电状态（stateofcharge,SOC）估算精度不够高等问题，本文主要围绕以下几个方面展开研究： （1）基于所选用的三元锂电池和轮毂电机电动汽车的结构特点，确定选用分布式CAN总线结构作为BMS的拓扑方案。同时，完成对BMS整体方案的设计，包括功能性设计、结构设计以及验证方案设计。 （2）在BMS的硬件设计中，结合模块化设计思想和各个硬件的特点完成对主控模块、采样模块、显示模块、通信模块以及均衡模块等的设计。 （3）在BMS的软件设计中，不仅完成下位机中各模块的程序设计，而且利用LabView软件开发一套上位机，该上位机能够实时显示电池的采样结果和状态估算结果等。 （4）在SOC估算方面，充分考虑单体电池不一致性和影响电池容量的因素，如自放电、老化、温度等，通过引入相应的修正因子，提出改进安时（AH）积分 算法并将其用在下位机中完成对SOC的估算。同时，基于电池组的双极化模型建立状态方程并利用改进的拓展卡尔曼滤波（EKF）算法在上位机中完成对SOC的估算。 （5）为了验证BMS的可行性，先后进行动力电池特性测试实验、轮毂台架实验室测试实验以及实车道路测试实验。从实验结果来看，本文所设计的BMS整体表现优异：在参数采样方面，总电流的误差：±0.05A、总电压的误差：±0.13V、温度的误差：-0.04℃~0.1℃；在SOC的估算方面，改进AH的误差：0.4%、改进EKF的误差：0.1%；在均衡方面，均衡时间小于300s。
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