本文關(guān)鍵詞：基于MC9S12DP512與CAN總線的電池管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 節(jié)能和環(huán)保成為汽車工業(yè)發(fā)展的新目標(biāo),新一代電動汽車作為能源可多樣化配置的新型交通工具,以其零排放、低噪聲等優(yōu)點(diǎn),引起人們的普遍關(guān)注并得到了極大的發(fā)展。但制約電動汽車發(fā)展的問題依然是儲能動力電池和應(yīng)用技術(shù)。如何延長電池使用壽命、提高電池的能量效率和運(yùn)行可靠性,是電動汽車能量管理系統(tǒng)必需解決的問題。電池管理系統(tǒng)是關(guān)系到電動汽車實(shí)用化、商品化的關(guān)鍵技術(shù)之一,而作為能量管理系統(tǒng)重要組成部分的電池剩余容量預(yù)測的研究對電動汽車的實(shí)用化、商品化起著重要作用,因此研究電池管理技術(shù)及系統(tǒng)具有十分重大的意義。 電池管理系統(tǒng)直接監(jiān)控及管理電池運(yùn)行的全過程,包括電池充放電過程、電池安全保護(hù)、電量估計(jì)、單體電池間的均衡、電池故障診斷等幾個方而。在研究和總結(jié)國外先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上,對電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和結(jié)構(gòu)及電路做了重大改進(jìn),、如引入控制器局域網(wǎng)(CAN)總線、浮地數(shù)據(jù)采集技術(shù)、新的荷電狀態(tài)(SOC)估計(jì)方法、針對電池不一致性的先進(jìn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、故障診斷專家系統(tǒng)等。 以鎳氫動力電池為例,詳細(xì)討論了動力電池的化學(xué)熱力學(xué)原理,建立了一種準(zhǔn)確、可靠的動力電池及其管理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,比較合理地模擬動力電池的電壓、電流、功率、溫升、效率、SOC等變化,具有模擬冷卻風(fēng)扇控制和一定的故障診斷及故障報警功能。能夠根據(jù)用戶的不同需求,改變本模型的基本參數(shù),如環(huán)境溫度、動力電池額定容量、電池組單體個數(shù)等。 電池管理系統(tǒng)(BMS)的研制開發(fā)以模塊化為指導(dǎo)原則,硬件電路設(shè)計(jì)上采用freescale的16位嵌入式單片機(jī)MC9S12DP512作為核心控制單元,利用其相關(guān)模塊,對相關(guān)外圍電路進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)展之后,實(shí)現(xiàn)了對動力電池性能參數(shù)的精確檢測,包括模塊電壓、總電壓、電流、溫度、運(yùn)行時間、動力電池工作狀況(上電、警告、錯誤、危險等)、動力電池最大允許充電電流、最大允許放電電流等,軟件算法設(shè)計(jì)上建立了基于安時法、開路電壓法和卡爾曼濾波法法的復(fù)合剩余電量預(yù)測方法,具有全面豐富的故障診斷功能,當(dāng)動力電池出現(xiàn)異常情況時,該系統(tǒng)能及時可靠地發(fā)出故障信號,具有熱量管理控制功能、穩(wěn)定的抗干擾能力、多功能的監(jiān)視界面以及全面迅速的車載CAN通訊功能。 本文用大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)論證了設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)的可行性與有效性。論文的研究工作是項(xiàng)目“吉利電動汽車新型整車技術(shù)研發(fā)”的重要組成部分,該項(xiàng)目已于2008年1月順利通過國家科技部的中期評定。
【關(guān)鍵詞】：MC9S12DP512 控制器局域網(wǎng)總線 荷電狀態(tài) 電池管理系統(tǒng) 電動汽車
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：U463.63
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 背景和意義10-13
• 1.1.1 電動汽車控制技術(shù)10-11
• 1.1.2 電池管理系統(tǒng)的意義11-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 國外關(guān)于電池管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)關(guān)于電池管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀`15-16
• 1.2.3 電池管理系統(tǒng)的開發(fā)難點(diǎn)和重點(diǎn)16-17
• 1.3 課題來源與研究內(nèi)容17-19
• 1.3.1 課題來源及意義17
• 1.3.2 本文研究內(nèi)容17-19
• 第二章 電池管理系統(tǒng)建模分析19-38
• 2.1 EV 動力電池及系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)19-24
• 2.1.1 EV 動力電池的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)19-22
• 2.1.2 電動汽車對動力電池的要求22-23
• 2.1.3 電動汽車對電池管理系統(tǒng)的要求23-24
• 2.2 電池管理系統(tǒng)模型仿真24-37
• 2.2.1 常見動力電池仿真模型介紹24-27
• 2.2.2 電池仿真模型比較27-28
• 2.2.3 系統(tǒng)仿真模型計(jì)算28-34
• 2.2.4 BMS 仿真模型的結(jié)果分析34-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 動力電池電量預(yù)測研究38-59
• 3.1 動力電池荷電狀態(tài)的概念38
• 3.2 影響剩余電量的因素38-45
• 3.2.1 動力電池的本質(zhì)特征因素39-41
• 3.2.2 動力電池使用特性因素41-45
• 3.3 電量預(yù)測常用方法45-47
• 3.3.1 數(shù)學(xué)模型方法45
• 3.3.2 Ah 計(jì)量法45
• 3.3.3 開路電壓法45-46
• 3.3.4 阻抗法46
• 3.3.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法46
• 3.3.6 卡爾曼濾波法46-47
• 3.4 本課題采用的方法47-58
• 3.4.1 初始化47-48
• 3.4.2 安時積分48-49
• 3.4.3 SOC 預(yù)測的補(bǔ)償49-51
• 3.4.4 SOC 的自整定問題51-52
• 3.4.5 卡爾曼濾波52-57
• 3.4.6 電池組SOC 與模塊SOC 的關(guān)系57-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 電池管理系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)59-83
• 4.1 電池管理系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)59-62
• 4.1.1 BMS 硬件功能59-60
• 4.1.2 BMS 主CPU 及其開發(fā)系統(tǒng)60-62
• 4.2 系統(tǒng)硬件電路實(shí)現(xiàn)62-78
• 4.2.1 硬件電路實(shí)現(xiàn)遵循的原則62
• 4.2.2 MC912DP512 介紹62-66
• 4.2.3 電源電路的設(shè)計(jì)66-67
• 4.2.4 時鐘電路的設(shè)計(jì)67-68
• 4.2.5 實(shí)時時鐘系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)68-69
• 4.2.6 I/O 信號輸出電路69-70
• 4.2.7 電壓采集單元的設(shè)計(jì)70-72
• 4.2.8 電流采集單元72-74
• 4.2.9 溫度采樣單元74-76
• 4.2.10 A/D 轉(zhuǎn)換器76-77
• 4.2.11 基于msCAN 的智能節(jié)點(diǎn)電路77-78
• 4.3 電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)78-81
• 4.3.1 元件選擇79-80
• 4.3.2 系統(tǒng)級抗干擾技術(shù)80
• 4.3.3 印刷電路板的布線80-81
• 4.4 BMS 硬件測試81-82
• 4.5 本章小結(jié)82-83
• 第五章 電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)83-93
• 5.1 數(shù)據(jù)采集與控制部分83-85
• 5.1.1 數(shù)據(jù)采集程序83-84
• 5.1.2 熱量管理控制程序84-85
• 5.2 中央處理單元的管理部分85-88
• 5.2.1 電池狀態(tài)參數(shù)計(jì)算流程86
• 5.2.2 電池狀態(tài)故障診斷86-88
• 5.3 CAN 通訊系統(tǒng)部分88-92
• 5.3.1 CAN 的底層驅(qū)動設(shè)計(jì)88-91
• 5.3.2 基于CAN 的監(jiān)視軟件設(shè)計(jì)91-92
• 5.4 本章小結(jié)92-93
• 第六章 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果93-102
• 6.1 試驗(yàn)意義93
• 6.2 電池管理系統(tǒng)信號測量精度試驗(yàn)93-97
• 6.2.1 電壓測量試驗(yàn)93-96
• 6.2.2 電流測量試驗(yàn)96-97
• 6.2.3 溫度測量試驗(yàn)97
• 6.3 BMS 模塊功能測試試驗(yàn)97-98
• 6.4 電池管理系統(tǒng)裝車試驗(yàn)98-101
• 6.4.1 UDDS 工況測試98-99
• 6.4.2 50km/h 加速和120km/h 最高時速試驗(yàn)99-100
• 6.4.3 制動回饋試驗(yàn)100-101
• 6.5 本章小結(jié)101-102
• 第七章 總結(jié)與展望102-104
• 7.1 總結(jié)102-103
• 7.2 展望103-104
• 參考文獻(xiàn)104-108
• 致謝108-109
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄109-111

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 涂萍;胡文松;;磷酸鐵鋰電池的保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)分析[J];計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化;2011年07期

2 楊熙;趙永瑞;張興;;基于MAX17830的礦用電池電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2012年21期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙慶川;鋰離子電池組智能管理系統(tǒng)研究[D];山東科技大學(xué);2010年

2 吳建平;純電動汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];南昌大學(xué);2010年

3 趙洪輝;電動汽車用動力電池電量估計(jì)算法研究及硬件實(shí)現(xiàn)[D];吉林大學(xué);2011年

4 曹國強(qiáng);混合動力車用復(fù)合電源系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D];吉林大學(xué);2011年

5 尹政;電池管理系統(tǒng)試驗(yàn)平臺的開發(fā)[D];山東大學(xué);2011年

6 馮飛;混合動力車儲能系統(tǒng)特性及其管理技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 萬獎獎;礴酸鐵鋰電池組SOC動態(tài)估算策峭及其均衡技術(shù)的研究[D];上海交通大學(xué);2011年

8 李娜;微型純電動汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2010年

9 楊春雷;電動汽車電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

10 王磊;深度混合動力汽車電池組的主動均衡與保護(hù)策略研究[D];上海交通大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于MC9S12DP512與CAN總線的電池管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：380096