本文關(guān)鍵詞：電池管理系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)管理單元的設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 新能源 鋰離子電池 電池管理系統(tǒng) 單片機(jī) 硬件電路

【摘要】：在當(dāng)今工業(yè)社會(huì)迅速發(fā)展時(shí)代,能源緊缺和環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越成為現(xiàn)代發(fā)展中首要解決的突出問(wèn)題。為此,人類(lèi)將目光投向了一種可代替石油等污染型資源的另一種新的綠色環(huán)保的可再生資源—電能。以電能作為動(dòng)力的新能源電動(dòng)產(chǎn)業(yè)越來(lái)越受到大家的關(guān)注。其中,鋰離子電池以其小體積、大容量、長(zhǎng)壽命、無(wú)污染、無(wú)放電記憶等優(yōu)點(diǎn)成為手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)以及新能源混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源。在電動(dòng)自行車(chē)行業(yè)內(nèi),鋰電池電動(dòng)自行車(chē)以其輕便、環(huán)保、續(xù)航能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)更是有取代鉛酸電池的趨勢(shì),是未來(lái)電動(dòng)自行車(chē)的發(fā)展方向。但是,由于串聯(lián)鋰離子電池組的安全性、不一致性導(dǎo)致的電池組安全問(wèn)題、使用壽命問(wèn)題也限制了鋰離子電池廣泛使用。因此在使用串聯(lián)鋰離子電池組的時(shí)候,非常有必要給串聯(lián)鋰離子電池組做一套“電池管家”,即電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)(Battery management system,BMS)的主要功能分兩個(gè)部分一方面該系統(tǒng)能采集電池信息,并將電池信息提供給鋰電池使用者,讓使用者及時(shí)了解電池的工作狀態(tài)。另一方面,電池管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)采集到的電池信息對(duì)電池做安全管理,包括充放電管理和均衡管理。電池管理系統(tǒng)可以使鋰離子電池組充分發(fā)揮自己的性能,同時(shí)確保了鋰離子電池在充放電過(guò)程中的安全性。目前,電池管理系統(tǒng)由于其成本高的原因,其研究主要集中在新能源純電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)大巴、混合動(dòng)力汽車(chē)等大型車(chē)上的鋰電池。對(duì)于鋰電池電動(dòng)白行車(chē)電池管理系統(tǒng)的研究不多。本次論文完成的是鋰電池電動(dòng)自行車(chē)的電池管理系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)管理單元的設(shè)計(jì)。論文主要做了以下工作：1.完成了基于控制器和外圍電路的電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測(cè)試。采用PIC的單片機(jī)加以外圍數(shù)據(jù)采集電路、充放電保護(hù)電路、均衡管理電路實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)并且管理電池組的功能。繪制電路原理圖和PCB版圖,使用相關(guān)設(shè)備儀器對(duì)設(shè)計(jì)電路板進(jìn)行測(cè)試。2.完成了電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理單元的設(shè)計(jì)與測(cè)試。使用單片機(jī)循環(huán)接收4組隔離的電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù),通過(guò)隔離RS485將數(shù)據(jù)發(fā)送到更高一級(jí)上位機(jī)。系統(tǒng)中還使用光耦預(yù)留了單片機(jī)的4路隔離輸入輸出,便于控制與接收外界信號(hào)。繪制電路原理圖和PCB版圖,使用相關(guān)設(shè)備儀器對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。
【關(guān)鍵詞】：新能源 鋰離子電池 電池管理系統(tǒng) 單片機(jī) 硬件電路
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM912;U484
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 課題意義13-14
• 1.2 電池管理系統(tǒng)概述14-18
• 1.2.1 電池管理系統(tǒng)的基本功能14-16
• 1.2.2 電池管理系統(tǒng)的研究意義16-17
• 1.2.3 電池管理系統(tǒng)研究進(jìn)展17-18
• 1.3 鋰離子電池和鋰電池電動(dòng)自行車(chē)18-21
• 1.3.1 鋰離子電池簡(jiǎn)介18-20
• 1.3.2 鋰電池電動(dòng)自行車(chē)20-21
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排21-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第2章 電池SOC估算和均衡管理技術(shù)簡(jiǎn)介23-35
• 2.1 電池SOC估算技術(shù)研究概述23-28
• 2.1.1 電池SOC估算定義和數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.1.2 電池SOC估算意義以及影響因素24-25
• 2.1.3 電池SOC估算方法概述25-28
• 2.1.4 本次系統(tǒng)采用的SOC估算方法28
• 2.2 均衡管理技術(shù)研究概述28-34
• 2.2.1 鋰離子電池的不一致性及其危害29-31
• 2.2.2 均衡管理技術(shù)概念和意義31-32
• 2.2.3 均衡電路研究現(xiàn)狀32-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第3章 電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)35-55
• 3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)35-36
• 3.1.1 系統(tǒng)框架35-36
• 3.1.2 系統(tǒng)功能36
• 3.2 硬件設(shè)計(jì)36-46
• 3.2.1 主控芯片選型以及外圍電路36-38
• 3.2.2 電源電路38
• 3.2.3 數(shù)據(jù)采集電路38-43
• 3.2.4 充放電保護(hù)電路43-45
• 3.2.5 均衡管理電路45
• 3.2.6 SMBUS通信電路45-46
• 3.3 軟件整體框架設(shè)計(jì)46-50
• 3.3.1 數(shù)據(jù)采集模塊47
• 3.3.2 均衡電路控制模塊47-48
• 3.3.3 充放電保護(hù)控制模塊48-50
• 3.4 電池管理系統(tǒng)測(cè)試50-54
• 3.4.1 測(cè)試儀器設(shè)備簡(jiǎn)介以及測(cè)試系統(tǒng)的搭建50-51
• 3.4.2 測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比分析51-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理單元的硬件設(shè)計(jì)55-66
• 4.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)55-56
• 4.2 硬件設(shè)計(jì)56-61
• 4.2.1 主控芯片外圍電路56-57
• 4.2.2 電源電路57-59
• 4.2.3 通信模塊電路59-60
• 4.2.4 隔離輸入輸出電路60-61
• 4.3 BMS數(shù)據(jù)管理單元硬件測(cè)試61-65
• 4.3.1 電源電路測(cè)試62
• 4.3.2 通信模塊測(cè)試62-64
• 4.3.3 隔離輸入輸出測(cè)試64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72

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本文編號(hào)：833674