动力电池运行状况测控技术的研究

论文摘要

21世纪,人类将面临严重的能源紧缺问题,而石油作为世界上最重要的能源也将在未来的100年内面临枯竭。而电能已经是而且将来也是地球上长远使用的的重要能源,它必将会成为各种地面运载工具的主要能源。蓄电池是如今最有效的电能存储方式,随着蓄电池制造技术的发展,许多高性能电池相继出现,使得动力电池组在电动汽车中的应用越来越广泛。由于动力电池组携带的能量有限,为了增加电动汽车的续驶能力以及延长电池的使用寿命,所以必须对动力电池组进行全面有效的测控。本论文主要的研究对象是应用在电动汽车中的动力电池组,通过对动力电池组实时运行状况的监测,得到动力电池组的电压、电流及温度等相关电池参数。本文的主要任务之一是提高动力电池测控系统数据采集的可靠性、精度及提高抗干扰能力;第二,通过把握电池内部状态的变化规律,提出了切实有效的估算SOC的方法,减小SOC估算误差。在此基础上,本文首先概述了电动汽车的历史以及动力电池在电动汽车中的应用历史,介绍了动力电池的工作原理及充放电特性,并分析了几种常用的动力电池的性能和特点。本文采用飞电容技术提高单体电池电压采集数据的可靠性及抗干扰能力;在数据处理方面,本文通过数据处理模块将采集到的运行参数进行数据处理,并通过故障诊断模块进行故障分析,为数据处理模块提供故障信息,数据处理模块根据故障信息做出其相应地故障解决方案;在通讯模块方面,采用独立的电源来提高通讯的抗干扰能力;在电池剩余容量的计算方面,本文采用了基于安时积分法的动力电池SOC计算方法。本文最后重点介绍了动力电池测控系统的设计及实现,详细叙述了测控系统的电压、电流及温度等测控技术以及各测控模块设计原理,并对动力电池的测控系统进一步发展作了结论和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 动力电池的应用历史及现状分析
• 1.1.1 电动汽车的概述
• 1.1.2 动力电池在电动汽车中的应用历史及现状分析
• 1.2 动力电池测控技术国内外现状分析
• 1.2.1 国外动力电池测控技术研究现状
• 1.2.2 国内动力电池测控技术研究现状
• 1.3 本论文主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 动力电池
• 2.1 动力电池的概述及分类
• 2.1.1 动力电池的概述
• 2.1.2 动力电池的分类
• 2.2 动力电池工作原理及性能分析
• 2.2.1 动力电池的工作原理
• 2.2.2 动力电池的性能分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 动力电池剩余电量及SOC的预测
• 3.1 动力电池剩余电量和SOC的概念及定义
• 3.1.1 动力电池剩余电量的概念
• 3.1.2 动力电池SOC的定义
• 3.1.3 影响动力电池剩余电量的因素
• 3.2 动力电池剩余电量的计算
• 3.2.1 常用剩余电量的计算方法
• 3.2.2 本文所采用的计算方案
• 3.3 本章小结
• 第4章 动力电池测控系统的设计与实现
• 4.1 动力电池测控系统总体设计方案
• 4.1.1 测控系统所实现功能分析
• 4.1.2 测控系统的性能要求
• 4.1.3 动力电池测控系统的总体结构
• 4.2 微控制器的选择
• 4.2.1 ATmega16L简介
• 4.3 动力电池组运行状态参数的测量
• 4.3.1 动力电池组电压测量模块的设计
• 4.3.2 动力电池组电流测量模块的设计
• 4.3.3 电流、电压的A/D转换
• 4.3.4 动力电池运行状况参数测量模块的软件设计
• 4.3.5 温度测量模块的设计
• 4.4 动力电池热管理系统的实现
• 4.5 动力电池测控系统的数据处理、显示及通讯模块
• 4.5.1 测控系统的数据处理
• 4.5.2 测控系统的数据显示模块的设计
• 4.5.3 测控系统的通讯模块的设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 附件一
• 附件二
• 附件三
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢