锂电池管理系统BMS硬件保护系统架构设计与实现研究

近年来我国电动汽车领域的发展速度惊人,取得了举世瞩目的成就,电动汽车的重要部件锂电池管理系统也受到各界广泛关注。基于此,本研究旨在深入研究锂电池管理系统的硬件保护系统架构设计与实现,以提高锂电池组的安全性、可靠性和性能,为未来电池技术的发展提供有力支持,促进电池系统在各个领域更安全、更可靠的应用,研究具体涉及电池采样模组、电流检测模组及温度监控模组、数字控制硬核模组等内容,致力于为锂电池管理系统BMS硬件保护系统的进一步优化和创新提供深刻的理论和实践指导。

质子交换膜燃料电池热管理系统建模及故障仿真

文章以质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)系统为研究对象,分析系统中各组成部件的工作机理,在MATLAB/Simulink软件中搭建了燃料电池电堆电压、阴极、质子交换膜、阳极以及温度的数学机理模型,同时使用Simulink/Simscape物理建模平台搭建热管理系统的物理模型,将两种模型集成为完整的PEMFC系统仿真模型。在所搭建的热管理系统模型中注入典型故障:散热器风扇故障和冷却液流量不足故障,对各故障模式下的燃料电池性能进行了分析。仿真结果表明:PEMFC系统模型结果与试验结果基本一致,验证了模型的合理性;通过对热管理系统故障进行仿真,可以清楚地了解故障发生的机理,为其故障诊断提供了参考依据。

燃料电池增程式动力系统能量管理策略研究

以某款纯电动客车为研究对象,以增加车辆续驶里程为目的,提出燃料电池增程式混合动力系统结构,根据性能指标对动力系统各部件进行匹配计算和选型.提出了开关/功率跟随式能量管理策略,基于Cruise和Simulink分别搭建了整车动力系统模型和燃料电池及能量管理策略模型并进行联合仿真.结果表明,采用文中提出的能量管理策略车辆经济性相对于开关式和能量跟随式两种控制策略分别提高62%和31%,续驶里程相对于该两种控制策略分别提高41%和18%.

电动汽车电池管理系统电池状态估算及均衡技术

文章根据纯电动汽车和混合动力汽车的工作情况,归纳提出了电池管理系统(BMS)的核心功能和拓扑结构,对电池状态估算、电池监测系统和电池均衡系统等做了新的解析,简要的解释了电池常见故障原因以及预防措施等。

基于LabVIEW的电动汽车动力电池管理系统测试平台设计

为更直观地监测动力电池管理系统的实时数据,设计一款基于LabVIEW的电动汽车动力电池管理系统测试平台,可以展示动力电池管理系统的工作状态。该系统采用主流新能源磷酸铁锂动力电池包,总容量80V50Ah一体式电池管理,具有主从通信、外部通信、状态估算、安全管理、充放电管理、控制输出、控制输入、总压检测、绝缘检测、单体电压采集、温度采集等功能。

锂离子电池/超级电容器混合储能系统能量管理方法综述

锂离子电池/超级电容器混合储能系统因其良好的性能、较低的成本和较强的通用性,已成为应用最为广泛的混合储能系统。能量管理技术是混合储能系统的核心技术之一,也是当前主要的研究热点。为了系统地对混合储能系统能量管理方法进行综述,本文首先对锂离子电池/超级电容器混合储能系统的拓扑结构、能量管理架构以及功率分配控制进行了介绍;而后,本文将现有的混合储能系统能量管理方法分为基于经验、基于优化、基于工况模式识别和基于机器学习5大类并进行了详细的对比分析,重点针对规律性工况与随机性工况讨论了各类能量管理方法的效能,并分析了各类方法的鲁棒性与计算复杂度;最后,本文对现有的能量管理方法进行了总结,并对该领域未来的研究方向和发展趋势进行了展望。综合分析表明,提高对随机性负载未来工况的预测精度、建立更加精准的混合储能系统模型并通过云端协同进一步提升能量管理方法的实时性将是未来混合储能系统能量管理研究的重点。

高可靠性电池管理系统设计及IAP在线升级

针对大功率储能系统需求,开发了一款由AVP32F335为核心处理芯片,MT9804为电池管理芯片的高可靠性电池管理系统,并基于此开发出上位机监控平台。系统与各设备采用独立的CAN总线进行信息交互,实现了多达120串单体电池包的电压和温度监测,可扩展性强。对系统各模块进行了可靠性设计:针对大电流、高电压以及强电磁干扰等恶劣环境,设置电气隔离,增加外围保护电路;对于系统各模块供电,设计了二次电源监控电路,实时跟踪其运行状态。对于BMS装盖密封不便于现场开箱下载更新程序,设计了基于CAN总线的IAP在线升级方法,并具有防升级失败功能,避免了由于突然掉电等因素导致系统无法重新运行的情况。结果表明,经过一系列冲击测试后,系统仍能稳定运行。系统实现了信息采集、故障报警与分析、数据存储与读取以及在线升级等功能,达到了预期的设计要求。

考虑电堆性能一致性的燃料电池混合动力系统多目标优化能量管理方法

为优化燃料电池混合动力系统(fuel cell hybrid power system,FCHPS)并延长其使用寿命,该文提出一种考虑电堆性能一致性的多目标优化能量管理方法。该方法的目的是降低系统等效氢耗、提高燃料电池系统内电堆组运行效率的同时限制锂电池荷电状态(state of charge,SOC)波动。由于电堆组的性能会在实际运行过程中发生退化,因此该方法还考虑了电堆组的性能状态差异,通过限制性能较差电堆的运行压力,以延长系统寿命。为实现这一目的采用樽海鞘群算法(salpswarmalgorithm,SSA)对目标函数进行优化求解,得到系统最优功率分配。最后,基于RT-LAB半实物仿真平台,将所提方法与有限状态机控制方法进行对比,实验结果表明所提出的方法能够有效降低系统氢耗,提高电堆组效率的同时减缓性能较差电堆的功率波动,维持系统一致性,有利于系统长期稳定运行。

液冷型燃料电池热管理子系统建模与控制研究

温度是影响燃料电池系统性能的关键因素之一,利用热管理子系统实现良好的温度控制是提高燃料电池性能及寿命的重要手段。针对液冷型燃料电池热管理子系统,在分析其结构及工作原理的基础上,利用机理及经验公式建立完整的热管理系统模型,并利用该模型分析燃料电池的温度特性,仿真结果表明合适的温度能够有效提高系统性能。制定相应的控制策略实时调节冷却系统进而实现电堆温度控制,采用流量跟随的方法削弱了控制变量间的耦合作用,仿真结果表明该控制策略能够实现电堆温度的有效控制,在负载连续变化的情况下将出口温度及温差稳定在理想范围内。

燃料电池汽车动力系统及能量管理策略研究进展

动力系统是燃料电池汽车(FCV)的核心,可分为单一式系统与混合动力系统两大类,其中,将燃料电池与辅助电源相结合组成“电-电”混合动力系统,已成为业界主流。本文根据辅助电源类型的不同,提出3类FCV混动系统的构建方案,分别为燃料电池+动力电池方案、燃料电池+超级电容方案、燃料电池+动力电池+超级电容方案,并对各方案的优势和劣势进行比较。同时,本文综述了近年来国内外学者提出的面向FCV的代表性能量管理策略,从理论基础与求解方法的差异出发,将现有燃料电池汽车的能量管理策略分为3类:基于规则定义的策略、基于最优化方法的策略以及基于机器学习的策略,并总结了各类策略在最优性与实时性等方面的优势和劣势。其中,基于规则定义的策略最易实现,在工程应用中最为普遍,但无法实现性能最优;基于最优化方法的策略能够接近甚至达到理论最优,但存在计算量过大、计算耗时过长、实时性差等问题;以强化学习为代表的基于机器学习的策略有望在最优性与实时性之间实现理想的平衡,但目前还存在模型训练耗时长、试错代价高等困难,在实车应用层面还存在一定挑战。基于文献研究与分析,本文提出以下观点:1)以大功率燃料电池为核心的功率混合型系统是FCV混动系统的未来发展方向;2)必须进一步提升智能化程度,根据实际使用场景开发具有个性化的能量管理策略;3)亟需建立关于燃料电池汽车能量管理策略的综合评价体系。

《电池及管理系统检修》课程思政教学实践探索

新能源汽车专业课程融入思政元素是培养社会主义合格的接班人的重要途径。文章以《电池及管理系统检修》课程为例,在调查研究的基础上,确定了课程目标,重构知识体系,挖掘思政元素,并将其融入SGAVE教学模式中,使学生在知识、技能、素质全方位得到培养。

电动汽车电池管理系统关键技术及生产问题研究

电动汽车的动力电池由多个电芯组成,其在生产和使用过程中,会不可避免地产生误差与不一致,而电池管理系统(battery management system, BMS)可以有效防止电池的过度充放电,从而缩短电池老化时间,延长电池使用寿命。本文首先介绍了BMS的研究背景和必要性,及其在国内发展现状和趋势;然后对BMS的4大功能进行总结,对其关键技术进行了详细的描述;最后对BMS产品的批量化生产进行了研究,提出了一种新型焊缝测试方案,实现了焊缝缺陷的准确识别,并在实践中加以完善。

任务导向模式下新能源汽车电池管理系统教学策略研究

本文探讨了新能源汽车的发展背景、趋势以及电池管理系统在其中的重要性。随着环保需求的提升和新能源汽车技术的进步,新能源汽车正逐渐成为未来交通的主流。电池管理系统,对电池的平稳、安全和高效运行至关重要。任务导向模式在新能源汽车电池管理系统教学中,有助于培养学生的实战和创新思路。通过设计实际任务,让学生在实际操作中掌握相关知识和技能,通过培养他们的协作和交流能力,来提高人才培养质量。

电动汽车电池管理系统设计与优化

电池管理系统是电动汽车中至关重要的组成部分,能够保证电动汽车动力系统的稳定输出与安全行驶。该文分析了电池管理系统的主要功能和构成要素,以一个高压电池组为控制对象,对电池管理系统的硬件部分及软件控制系统进行设计,设计结束后通过电池管系统测试系统进行性能验证,对优化方法进行检验,以实现更高效、更安全的电动汽车电池管理系统。

锂离子电池液冷热管理系统研究进展

锂离子电池由于具有优良的电化学特性,在电动汽车及储能等领域得到了广泛的应用,但是其工作性能及安全性受温度的影响较大,因此,需要采用合理有效的热管理系统,以确保电池的温度维持在适宜范围内。本文归纳了常见的热管理系统,总结了风冷、相变材料冷却、热管冷却和液冷的研究现状及优缺点,重点从直接接触液冷和间接接触液冷两方面介绍了当前液冷技术的优化方式。对于单一热管理系统存在的局限性,从耦合热管理系统角度分析了液冷与其他方式相结合的热管理系统的研究现状。提出液冷热管理系统应向综合优化、智能管控的方向发展,特别是与被动散热方式的耦合以及电池管理系统的匹配连接。

基于最优功耗的燃料电池/超级电容混合动力系统能量管理方法研究

[目的]随着科技发展与我国“双碳”进程的稳步推进,氢能在城市交通中的应用也日益增加;为降低数轨电车用燃料电池/超级电容混合动力系统整体能耗,提出了一种基于最优功耗的能量管理方法。[方法]以数轨电车在不同运行状态下的功耗分布为基础,通过拟合近似的方式,并结合燃料电池系统与超级电容系统的功耗模型,联合构建了混合动力系统的瞬时功耗函数;通过对功耗函数的寻优与求解,得到燃料电池系统的最佳输出功率;基于半实物仿真平台及数轨电车的实际运行数据,验证了所提方法的在线控制能力。[结果及结论]燃料电池系统在所提方法的控制下,在复杂工况下保持了较为稳定的输出功率,且平均电氢转化效率达54.84%,这能够有效降低数轨电车的运维成本。

基于改进型等效氢耗的车用燃料电池混合动力系统能量管理方法研究

[目的]等效氢耗作为一种针对燃料经济性优化的方法,其在储能系统荷电状态跟随方面表现欠佳,故需对其进行改进以实现区间荷电状态的动态平衡。[方法]在传统等效氢耗算法基础上,对系统的氢耗函数进行了优化;通过加入电压平衡系数,以确保超级电容在车辆运行过程中不会出现过充或过放的情况,进而通过极小值求解,实现了对系统功率的实时分配。[结果及结论]基于数轨电车的运行数据,对所提出的方法在半实物仿真平台上进行了验证。实验结果表明,所提出的改进型等效氢耗算法能够实现复杂工况下的混合动力系统能量分配,所加入的电压平衡系数能够保证车辆区间末端超级电容的电压在合理的区间内。

基于燃料电池的离网住宅混合可再生能源电力系统能源管理系统优化

随着世界工业化进程的飞速发展,不断完善和发展以光伏发电等为代表的新能源能缓解能源危机与环境污染问题。本文分析了储能电池燃料电池以及超级电容的特点,针对偏远地区长期无法并网问题,提出了一个结合超级电容的短效储能与燃料电池长效储能的混合可再生能源电力与能源管理系统,以确保离网用户的电能安全高效稳定运行。系统中电能主要来自光伏发电系统,并将燃料电池系统(燃料电池/电解设备/储氢罐)作为备用系统,以蓄电池/超级电容器为储能系统。另外本文提出的能量管理系统(EMS)能够在供电侧通过优化算法控制电力系统各部件之间的行为模式,保证用户的电压和功率稳定。在需求侧通过需求响应算法,根据电力系统在不同时间和不同运行条件下供能能力,制定包含恒温可调、开/关不间断和可切断等家电的运行策略。最后对本文研究的离网用户储能式电力与能源管理系统进行仿真实验,采用不同光照条件以及可变的负荷数据对提出的离网系统用Matlab进行仿真验证。仿真结果表明,该系统能够实现碳减排的同时保障用电需求,提升系统的经济与环境效益,具有一定的实际意义。

基于LTC5800的无线电池管理系统设计

传统的储能电池管理系统(Battery Management System,BMS)普遍采用三级架构,结构复杂,安装和维护难度较大,为此,开发了基于LTC5800的无线BMS。系统采用双层架构,将所有子设备置于同一逻辑层,减少数据转发次数,降低系统的复杂性;采用无线智能组网技术实现各逻辑层间的数据通信,简化了电池储能系统的设计和安装难度。实验结果显示,无线BMS电池单体电压采集精度可达±2 mV,单体温度采集精度为±0.7℃,总电压采集精度为±0.13%,充/放电电流采集精度为±0.5%,数据的无线轮询周期为600 ms。

电动汽车电池管理系统故障分析诊断系统设计与实现

在社会科技进步和人们对可持续发展日益关注的背景下,电动汽车作为一种环保、高效的交通工具逐渐走进了人们的生活。电池作为电动汽车的核心能源存储单元,其正常运行对于电动汽车的性能和安全至关重要,但是电池的故障问题时常引发关注,因而需要一套高效、准确的故障分析诊断系统来确保电动汽车的可靠运行。本文将着重探讨电动汽车电池管理系统故障分析诊断系统的设计与实现。