电动汽车锂电池管理系统设计

论文摘要

在能源和环境问题日益严峻的形势下,电动汽车以其绿色环保的优势成为目前世界各国研究的热点。锂离子电池以其性能优良、体积小、重量轻及环境污染小等独特的优势成为电动汽车动力电池的理想选择。但锂离子电池的安全性成为了制约其发展的主要原因之一。如何保证锂离子电池组安全可靠运行,延长电池组的使用寿命,就成为了研究的主要方向。本文根据锂离子电池的特点设计了一套基于CAN总线的锂电池管理系统,系统采用“积木式”结构,由主控单元、测控单元组成,主控单元采用以MC9S12DG128单片机为主控制器、测控单元采用了MC9S08DZ16单片机为主控制器。主控单元与测控单元之间采用CAN总线网络连接。本文除了设计了一套管理系统外,还对锂电池剩余电量估算算法进行了深入的研究。根据磷酸铁锂电池特性进行了建模分析,考虑了充放电效率补偿因素,提出了采用了安培积分法与开路电压相结合的方法来进行SOC的估算。本文设计的电池管理系统,实现了对锂离子电池组实时状态的监控和管理。系统具有结构简单,可靠性高,可扩展性强,维护方便等优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题需求
• 1.3 系统功能
• 1.4 课题研究内容
• 2 锂电池的剩余电量算法的研究
• 2.1 锂电池剩余电量简介
• 2.1.1 锂电池的剩余容量定义
• 2.1.2 影响电池剩余容量的因素
• 2.1.3 常见的SOC估算算法
• 2.2 锂电池模型的建立
• 2.2.1 常见的电池模型
• 2.2.2 内阻模型的建立
• 2.3 仿真数学模型的建立与结果分析
• 2.4 本文采用的SOC估算方法
• 3 系统硬件设计
• 3.1 系统总体方案设计
• 3.1.1 系统方案选择
• 3.1.2 本文总体方案
• 3.2 主控单元硬件设计
• 3.2.1 主控单片机选择
• 3.2.2 总电压采样模块
• 3.2.3 电流采样模块
• 3.2.4 CAN通讯模块
• 3.2.5 故障报警模块
• 3.2.6 电源设计
• 3.3 测控单元模块硬件设计
• 3.3.1 MC9S08DZ16芯片介绍
• 3.3.2 单体电池电压采集电路
• 3.3.3 温度采集电路
• 3.3.4 均衡电路
• 3.4 系统硬件抗干扰设计
• 4 CAN通讯协议设计
• 4.1 CAN总线概述
• 4.2 CAN通讯协议设计
• 5 系统软件设计
• 5.1 主控单元软件设计
• 5.1.1 主控单元主程序流程图
• 5.1.2 剩余电量估算子程序设计
• 5.1.3 故障诊断及处理子程序设计
• 5.1.4 均衡处理子程序设计
• 5.1.5 CAN通讯子程序设计
• 5.2 测控单元软件设计
• 5.2.1 测控单元主程序流程图
• 5.2.2 CAN通讯子程序
• 5.3 软件抗干扰措施
• 6 结论
• 参考文献
• 在校期间的研究成果
• 致谢