發(fā)布時間：2017-09-21 01:11

  本文關(guān)鍵詞：基于PIC24HJ256GP610的電動汽車電池管理系統(tǒng)

  更多相關(guān)文章： 電池管理系統(tǒng) 狀態(tài)檢測 剩余電量評估 均衡控制

【摘要】：電動汽車是以動力電池作為動力源的新型汽車,與傳統(tǒng)汽車相比它更環(huán)保,更節(jié)省能源,所以更具有廣闊的發(fā)展前景。近些年來,各國政府及科研機構(gòu)加大了對電動汽車行業(yè)的研究,使其得到了快速的發(fā)展,專家預測電動汽車在不久的將來將會取代傳統(tǒng)的燃油汽車繼而成為人們的主流交通工具。目前,電動汽車主要存在續(xù)航能力差,電池壽命短和運行可靠性差的問題,作為電動汽車的直接動力源,電池的性能高低將直接影響了電動汽車在未來發(fā)展的速度。作為電動汽車的電池管理系統(tǒng)則是提高電池性能和保護汽車安全運行的關(guān)鍵,因此一個良好的電池管理系統(tǒng)對電動汽車的高效安全運行至關(guān)重要。本文介紹了基于PIC24HJ256GP610芯片為核心的電池管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包含了硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和通信系統(tǒng)三大部分,實現(xiàn)了對電池的電壓、電流、溫度等信息的采集檢測,信息狀態(tài)的實時顯示,均衡控制,安全保護和電池SoC(State of Charge,剩余電量)的估算。首先,本文以磷酸鐵鋰電池作為研究對象,介紹了電池的工作原理,研究了磷酸鐵鋰電池的充放電特性,分析了磷酸鐵鋰電池相比于其他動力電池的優(yōu)缺點,建立等效電路模型,對比了現(xiàn)有常見的幾種SoC的評估方法,并利用擴展卡爾曼濾波法結(jié)合開路電壓法的方法對電池進行SoC評估,通過實驗驗證SoC評估的偏差不超過5%。然后,本文開發(fā)了基于PIC24HJ256GP610芯片和LTC6802芯片為核心的硬件與軟件平臺。硬件系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計方法,主要包括電源模塊、存儲模塊、檢測采集模塊、通信模塊、絕緣檢測模塊、均衡控制模塊以及復用模塊,完成了硬件采集電路的設(shè)計。另外,軟件系統(tǒng)主要完成了信息在系統(tǒng)內(nèi)的傳遞和交換,本文利用CAN總線協(xié)議,SPI總線協(xié)議完成了主控制板內(nèi)的信息交換和主控制板與上位機之間的通信,完成了對電池狀態(tài)信息的實時顯示,電池的均衡控制與電池的安全保護。最后,通過此次的電動汽車電池管理系統(tǒng)的研究,實現(xiàn)了系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào),有效地保護了鋰電池的正常工作運行,系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠,達到了設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：電池管理系統(tǒng) 狀態(tài)檢測 剩余電量評估 均衡控制
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究的目的與意義9-10
• 1.2 電動汽車電池管理系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)的不足12
• 1.2.4 本文需要完成的任務(wù)12-13
• 1.3 本文的主要研究工作13-14
• 第2章 電池管理系統(tǒng)的整體功能設(shè)計14-22
• 2.1 磷酸鐵鋰電池的工作原理14
• 2.2 磷酸鐵鋰電池的優(yōu)缺點14-16
• 2.2.1 磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點14-15
• 2.2.2 磷酸鐵鋰電池的缺點15-16
• 2.3 磷酸鐵鋰電池的充放電特性16-18
• 2.3.1 磷酸鐵鋰電池的充電16
• 2.3.2 磷酸鐵鋰電池的放電16-18
• 2.4 影響磷酸鐵鋰電池性能的主要因素18-19
• 2.5 電池管理系統(tǒng)的功能19-20
• 2.5.1 電池信息的檢測19
• 2.5.2 電池SoC的估算19
• 2.5.3 電池的均衡管理19
• 2.5.4 電池的安全保護19-20
• 2.5.5 電池管理系統(tǒng)的CAN通信20
• 2.5.6 電池管理系統(tǒng)的SPI通信20
• 2.5.7 電池管理系統(tǒng)的上位機20
• 2.6 電池管理系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)20-21
• 2.7 本章總結(jié)21-22
• 第3章 電動汽車電池管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計22-36
• 3.1 電動汽車電池管理整體結(jié)構(gòu)設(shè)計22-23
• 3.2 PIC24HJ256GP610簡介23-24
• 3.2.1 16位架構(gòu)23
• 3.2.2 低功耗技術(shù)23-24
• 3.3 主控單元的硬件電路設(shè)計24-30
• 3.3.1 電源模塊24-25
• 3.3.2 JTAG程序下載及復位電路模塊25-26
• 3.3.3 電池組總電壓采集電路模塊26-27
• 3.3.4 電池組總電流采集電路模塊27-28
• 3.3.5 電池組溫度采集電路模塊28-29
• 3.3.6 電池單體電壓采集電路模塊29-30
• 3.4 CAN通信電路設(shè)計30-31
• 3.5 復用模塊31
• 3.6 絕緣檢測模塊31-32
• 3.7 電池組的均衡控制模塊32-34
• 3.8 硬件設(shè)計調(diào)試34-35
• 3.9 抗干擾和低功耗技術(shù)35
• 3.10 本章總結(jié)35-36
• 第4章 電池管理系統(tǒng)的SOC評估與軟件設(shè)計36-51
• 4.1 電池管理系統(tǒng)的SoC評估36-44
• 4.1.1 電池管理系統(tǒng)SoC的定義36
• 4.1.2 影響電池管理系統(tǒng)SoC的因素36-37
• 4.1.3 幾種常見的電池管理系統(tǒng)SoC估算方法37-39
• 4.1.4 卡爾曼濾波結(jié)合開路電壓法SOC估算模型的建立39-42
• 4.1.5 實驗驗證SoC估算方法42-44
• 4.2 電池管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計44-49
• 4.2.1 系統(tǒng)軟件主程序設(shè)計44-45
• 4.2.2 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計45-46
• 4.2.3 系統(tǒng)采集模塊程序設(shè)計46-47
• 4.2.4 CAN通信軟件設(shè)計47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-51
• 第5章 實驗結(jié)果與分析51-55
• 5.1 上位機程序設(shè)計51-52
• 5.2 數(shù)據(jù)采集的結(jié)果比較52-53
• 5.2.1 單體電池電壓采集的結(jié)果比較52
• 5.2.2 電池電流采集的結(jié)果比較52-53
• 5.2.3 電池溫度采集的結(jié)果比較53
• 5.3 均衡測試53-54
• 5.4 本章總結(jié)54-55
• 第6章 總結(jié)與展望55-56
• 參考文獻56-58
• 致謝58

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