微型純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

【摘要】：2011年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量超過1850萬輛,隨著越來越多的燃油汽車投放使用,汽車排放所造成的空氣質(zhì)量惡化和石油資源緊缺現(xiàn)象日漸突出,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展迫切需要一種低排放和低油耗的新型汽車來取代燃油機(jī)汽車。以零排放、零污染和不消耗石油資源為主要特點(diǎn)的純電動(dòng)汽車越來越受到人們的青睞和推崇。蓄電池是純電動(dòng)汽車的動(dòng)力源,純電動(dòng)汽車的性能取決于對(duì)蓄電池的管理是否有效合理,電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)的設(shè)計(jì)與研究已經(jīng)成為制約純電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。由此可見電池管理系統(tǒng)的研究具有很大的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 本課題結(jié)合長(zhǎng)安純電動(dòng)汽車的總體要求和設(shè)計(jì)理念,選用了由8個(gè)鉛酸蓄電池單體組成的串聯(lián)電池組作為長(zhǎng)安純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池；課題設(shè)計(jì)研究了以PIC18F4580單片機(jī)為主控芯片的電池管理系統(tǒng)；該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)鉛酸電池組的單體電壓和總電壓、電池組的溫度、電池充放電電流和絕緣電阻大小等信息；當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)某個(gè)參數(shù)信息不在規(guī)定范圍時(shí),電池管理系統(tǒng)就會(huì)給出報(bào)警提示,將提示信息通過CAN總線通信告知整車控制器,整車控制器就會(huì)針對(duì)故障問題進(jìn)行改善,完成電池管理系統(tǒng)的功能。 電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),均采用模塊化的設(shè)計(jì)思想。硬件設(shè)計(jì)包括電壓檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、電流檢測(cè)模塊、故障報(bào)警模塊、絕緣電阻檢測(cè)模塊和CAN通信模塊等；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)主程序、電壓檢測(cè)子程序、溫度檢測(cè)子程序、電流檢測(cè)子程序、初始SOC修正子程序、SOC估算子程序、絕緣電阻檢測(cè)子程序和CAN接收與發(fā)送子程序等。系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上還采用了抗干擾措施,很好地保證了電池管理系統(tǒng)在工作過程中的穩(wěn)定性和可靠性。 在系統(tǒng)試驗(yàn)中,通過電池管理系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)與CA綜合試驗(yàn)臺(tái)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析,驗(yàn)證了電池管理系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性,并且證明了電池管理系統(tǒng)采樣實(shí)時(shí)性好,采樣精度高,基本完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能,達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的和要求。 【關(guān)鍵詞】：純電動(dòng)汽車 鉛酸電池 電池管理系統(tǒng) 絕緣電阻
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U469.722
【目錄】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-9
• 第1章 文獻(xiàn)綜述9-19
• 1.1 純電動(dòng)汽車概述9-14
• 1.1.1 國(guó)外純電動(dòng)汽車的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.1.3 純電動(dòng)汽車研究的價(jià)值和意義13-14
• 1.2 電池管理系統(tǒng)概述14-19
• 1.2.1 國(guó)外電池管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)電池管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 電池管理系統(tǒng)的功能17-19
• 第2章 緒論19-22
• 2.1 課題的研究背景及意義19-20
• 2.2 課題的研究范圍及內(nèi)容20-22
• 第3章 純電動(dòng)汽車用蓄電池的特性及SOC估算研究22-34
• 3.1 純電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池概述22-25
• 3.1.1 鉛酸蓄電池22-23
• 3.1.2 鎳氫蓄電池23-24
• 3.1.3 鎳鎘蓄電池24
• 3.1.4 鋰離子蓄電池24-25
• 3.2 純電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池的選擇25-26
• 3.3 鉛酸電池的基本特性26-29
• 3.3.1 鉛酸電池的充放電工作原理26-27
• 3.3.2 鉛酸電池主要性能指標(biāo)27-29
• 3.4 鉛酸電池SOC估算方法的分析與研究29-34
• 3.4.1 鉛酸電池SOC的概念29-30
• 3.4.2 鉛酸電池SOC估算方法的分析與比較30-32
• 3.4.3 鉛酸電池SOC估算方法的研究與確定32-34
• 第4章 微型純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)34-41
• 4.1 純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案34
• 4.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的確定34-35
• 4.3 主控芯片的選擇35-38
• 4.3.1 PIC18F4580單片機(jī)的特點(diǎn)35-37
• 4.3.2 PIC18F4580單片機(jī)的內(nèi)部框圖37-38
• 4.4 絕緣電阻檢測(cè)模塊控制芯片的選擇38-41
• 4.4.1 PIC12F675單片機(jī)引腳圖39
• 4.4.2 PIC12F675單片機(jī)的特點(diǎn)39
• 4.4.3 PIC12F675單片機(jī)的內(nèi)部框圖39-41
• 第5章 純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-53
• 5.1 電池管理系統(tǒng)的基本外圍電路41-43
• 5.1.1 電池管理系統(tǒng)的電源電路設(shè)計(jì)41-42
• 5.1.2 電池管理系統(tǒng)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)42
• 5.1.3 電池管理系統(tǒng)的晶振電路設(shè)計(jì)42-43
• 5.2 電壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì)43-47
• 5.2.1 A/D模塊芯片簡(jiǎn)介43-44
• 5.2.2 精密基準(zhǔn)源芯片簡(jiǎn)介44-45
• 5.2.3 CD74HC4514芯片簡(jiǎn)介45-47
• 5.3 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)47
• 5.4 電池電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)47-48
• 5.5 絕緣電阻檢測(cè)電路設(shè)計(jì)48-50
• 5.5.1 絕緣電阻檢測(cè)的原理48-49
• 5.5.2 鉛酸電池組絕緣電阻檢測(cè)電路49-50
• 5.6 CAN通信模塊50-51
• 5.6.1 CAN總線50
• 5.6.2 CAN通信模塊電路設(shè)計(jì)50-51
• 5.7 故障報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì)51-52
• 5.8 硬件PCB抗干擾設(shè)計(jì)52-53
• 第6章 純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)53-63
• 6.1 電池管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)53
• 6.2 軟件開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介53-54
• 6.3 電池管理系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)54
• 6.4 電壓檢測(cè)模塊子程序設(shè)計(jì)54-55
• 6.5 溫度檢測(cè)模塊子程序設(shè)計(jì)55-56
• 6.6 充放電電流檢測(cè)模塊子程序56
• 6.7 電池SOC估算子程序設(shè)計(jì)56-58
• 6.7.1 電池初始SOC修正子程序57
• 6.7.2 電池SOC估算子程序57-58
• 6.8 絕緣電阻檢測(cè)模塊子程序設(shè)計(jì)58-61
• 6.8.1 絕緣電阻的計(jì)算58-60
• 6.8.2 絕緣電阻檢測(cè)模塊子程序60-61
• 6.9 CAN模塊子程序61-63
• 6.9.1 CAN信息接收子程序設(shè)計(jì)61-62
• 6.9.2 CAN信息發(fā)送子程序設(shè)計(jì)62-63
• 第7章 電池管理系統(tǒng)試驗(yàn)調(diào)試與結(jié)果分析63-72
• 7.1 試驗(yàn)的設(shè)備和條件63
• 7.2 電池管理系統(tǒng)電壓檢測(cè)模塊試驗(yàn)63-66
• 7.2.1 鉛酸電池靜態(tài)電壓檢測(cè)試驗(yàn)63-65
• 7.2.2 鉛酸電池工況電壓檢測(cè)試驗(yàn)65-66
• 7.3 電池管理系統(tǒng)電流檢測(cè)工況試驗(yàn)66-67
• 7.4 電池管理系統(tǒng)溫度檢測(cè)工況試驗(yàn)67-69
• 7.5 電池SOC里程測(cè)試試驗(yàn)69-70
• 7.6 系統(tǒng)絕緣電阻檢測(cè)試驗(yàn)70-72
• 第8章 結(jié)論與建議72-74
• 8.1 結(jié)論72
• 8.2 建議72-74
• 參考文獻(xiàn)74-76
• 致謝76-77
• 發(fā)表論文及參加課題一覽表77-78
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的發(fā)明專利78

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