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)境污染問題越來越成為現(xiàn)代發(fā)展中首要解決的突出問題。為此,人類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、長壽命、無污染、無放電記憶等優(yōu)點(diǎn)成為手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車以及新能源混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力來源。在電動(dòng)自行車行業(yè)內(nèi),鋰電池電動(dòng)自行車以其輕便、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,是未來電動(dòng)自行車的發(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)致的電池組安全問題、使用壽命問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、電動(dòng)大巴、混合動(dòng)力汽車等大型車上的鋰電池。對于鋰電池電動(dòng)白行車電池管理系統(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)備儀器對設(shè)計(jì)電路板進(jìn)行測試。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)備儀器對設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行測試。
【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18-21
• 1.3.1 鋰離子電池簡介18-20
• 1.3.2 鋰電池電動(dòng)自行車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)測試50-54
• 3.4.1 測試儀器設(shè)備簡介以及測試系統(tǒng)的搭建50-51
• 3.4.2 測試數(shù)據(jù)對比分析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)管理單元硬件測試61-65
• 4.3.1 電源電路測試62
• 4.3.2 通信模塊測試62-64
• 4.3.3 隔離輸入輸出測試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