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混合动力电动汽车电池管理系统的可靠性分析与设计

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1引言

1.1研究目的

1.2课题来源

1.3研究内容

2电池管理系统发展及研究现状

2.1混合动力电动车管理系统的发展

2.1.1蓄电池管理系统发展的第一个阶段

2.1.2蓄电池管理系统发展的第二个阶段

2.2混合动力电动汽车电池管理系统的国内外研究现状

3电池管理系统的可靠性设计要求及设计原则

3.1可靠性设计要求

3.2可靠性设计原则

4提高电池管理系统可靠性的硬件方法

4.1电压采集功能模块可靠性分析及设计措施

4.2电流采集功能模块可靠性分析及设计措施

4.3温度采集功能模块可靠性分析及设计措施

4.4各采样功能模块通用部分的可靠性分析及设计措施

4.4.1采样电路中运算放大器的使用

4.4.2采样电路中A/D变换器的使用

4.4.3抗信号传输过程产生的干扰

4.5输出控制功能模块可靠性分析及设计措施

4.6 CPU功能模块可靠性分析及设计措施

4.6.1集成度高的单片机

4.6.2复位电路和时钟电路

4.7通讯功能模块可靠性分析及设计措施

4.8电源功能模块可靠性分析及设计措施

4.8.1电源的隔离

4.8.2电源自锁

4.9其他功能模块可靠性分析及设计措施

4.10印制电路板设计

4.10.1电磁兼容性设计

4.10.2接地设计

4.10.3热设计

4.10.4印制电路板尺寸和元器件布局

4.11系统设计中电子元器件可靠性措施

4.11.1元器件的选择

4.11.2元器件的筛选及系统的老化

4.11.3降额使用

4.11.4容差与漂移设计

4.12系统的接地

4.12.1地的含义

4.12.2接地的目的

4.12.3电池管理系统中地线的处理

4.13硬件电路各功能模块可靠性设计所参照的基本原则

5提高电池管理系统可靠性的软件方法

5.1软件滤波

5.2转换时限的软件可靠性设计

5.3容错技术

5.4零点误差及零点漂移的软件补偿

5.4.1零点误差

5.4.2零点漂移

6结论与展望

6.1结论

6.2未来工作展望

参考文献

申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致 谢

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摘要

动力蓄电池是混合动力电动汽车(HEV)的动力源泉之一,目前制约包括HEV在内的各种电动汽车发展的关键因素之一,是动力蓄电池的性能指标不理想。要使各种电动汽车能与传统内燃机汽车相竞争,关键是提高动力蓄电池的性能。就现有动力蓄电池而言,如何实现无损电池的充电策略、实时监控电池的充放电状态、避免过充过放以确保电池组的性能和寿命,如何对电池进行实时或定期的自动诊断和维护,最大限度地保证电池的可靠运行。这些问题都需要通过开发有效合理的电池管理系统(BMS)来加以解决。 嵌入式系统的工作环境比较复杂,大多处于强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中,加之系统自身也产生各种电磁噪声,这些干扰使系统不能正常工作、控制误差加大,严重时会使系统失灵,甚至造成巨大的损失。电池管理系统作为一种嵌入式系统,其工作环境较之普通嵌入式系统的工作环境,更加恶劣。因此,如何提高电池管理系统的可靠性就成为系统研制成功的关键所在。 提高嵌入式系统可靠性的技术可分为硬件和软件两个方面,仅采用硬件技术,如电磁隔离、去耦滤波、噪声补偿等,仍有一些频段的干扰侵入系统,不能完全满足应用系统的要求。还需要采用一些软件抗干扰的技术。硬件技术和软件技术的巧妙结合,是提高嵌入式系统可靠性的有力手段。 本文致力于电池管理系统的可靠性分析与设计,深入探讨了影响系统可靠性的各方面因素,同时对系统可靠性进行了改进设计。经过试验验证,改进后电池管理系统可以安全可靠的运行,从而保证电池系统可靠运行完成预定功能。

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