纯电动汽车电池管理系统的研究

【摘要】： 随着社会的发展以及能源、环保等问题的日益突出,纯电动汽车以其零排放,噪声低等优点越来越受到世界各国的重视,被称作绿色环保车。作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统(BMS),是电动车产业化的关键。本课题配合“基于开关磁阻电机的电动汽车的研制”,研制适用于纯电动汽车的电池管理系统。 电池管理系统直接检测及管理电动汽车的储能电池运行的全过程,包括电池基本信息测量、电量估计、单体电池间的均衡、电池故障诊断几个方面。 本论文主要工作是研制适用于纯电动汽车的蓄电池管理系统。研究铅酸蓄电池二阶模型的建立与剩余容量的卡尔曼滤波估算方法。分析铅酸蓄电池的基本工作原理和影响蓄电池组剩余容量SOC(state of charge)的主要因素。 介绍了基于DSP2407的蓄电池组控制器的硬件平台,完成DSP小系统、电池数据采集电路、信号调理电路、CAN总线相关电路等硬件电路设计、调试、完善。独立完成系统所有软件设计,包括:主程序设计,电池基本信息检测子程序设计,电池剩余电量卡尔曼滤波估算程序设计,电池状态检测子程序设计,CAN收发子程序设计,EEPROM读写子程序设计。 最后,在电动汽车上搭建实验平台,将铅酸蓄电池组与设计的软硬件系统联合进行调试、试验。测得了相关数据。试验结果表明,本文介绍的电池管理系统硬件电路可靠、经济、抗干扰能力强。可以实现:电池电压、电流、温度的模拟量采集;剩余电量的计算和电池状态的判断;实时显示,故障时报警等BMS相关功能。 【关键词】：电池管理系统 SOC 卡尔曼滤波 DSP CAN
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 电动汽车电池管理系统概述11-15
• 1.1.1.电池管理系统的国外研究状况11-13
• 1.1.2.电池管理系统的国内研究状况13-14
• 1.1.3.电池管理系统实现的功能14-15
• 1.2 课题研究意义以及内容15-17
• 1.2.1.课题研究的意义15-16
• 1.2.2.课题研究的内容16-17
• 2 铅酸电池的剩余容量以及SOC估算的研究17-33
• 2.1 铅酸蓄电池17-20
• 2.1.1.铅酸蓄电池基本工作原理17-18
• 2.1.2.铅酸蓄电池主要性能指标18-20
• 2.2 铅酸电池的剩余容量以及SOC的计算20-23
• 2.2.1.铅酸电池的剩余容量20-21
• 2.2.2.铅酸电池SOC的估算方法21-23
• 2.3 电池剩余电量的卡尔曼滤波估计23-33
• 2.3.1.电池的等效电路模型24-25
• 2.3.2.电池SOC的卡尔曼滤波估计25-27
• 2.3.3.电池模型参数的确定27-29
• 2.3.4.仿真分析29-33
• 3 电池管理系统总体设计33-37
• 3.1 系统方案选择33-34
• 3.2 电池状态检测34-35
• 3.3 CAN通信35-37
• 4 电池管理系统硬件实现37-51
• 4.1 电池管理的硬件结构37-38
• 4.2 DSP及其外围电路设计38-42
• 4.2.1.TMS320LF2407A芯片介绍38-39
• 4.2.2.电源和复位电路39-40
• 4.2.3.晶体振荡器接口电路40
• 4.2.4.存储器扩展接口40-41
• 4.2.5.外部EEPRAM接口41-42
• 4.3 电池信息采集电路42-47
• 4.3.1.电压巡回检测电路42-44
• 4.3.2.电流采集电路44-46
• 4.3.3.二阶滤波及采样保持电路46
• 4.3.4.温度采集电路46-47
• 4.4 A/D保护电路47-48
• 4.5 CAN通讯接口电路48
• 4.6 液晶显示48-49
• 4.7 硬件PCB的抗干扰设计49
• 4.8 本章小节49-51
• 5 电池管理系统软件设计51-67
• 5.1 软件设计概述51-54
• 5.1.1.软件开发环境简介51-52
• 5.1.2.DSP资源分配52-54
• 5.2 主程序及其相关子程序设计54-63
• 5.2.1.主程序设计54-55
• 5.2.2.电池信息采集子程序55-57
• 5.2.3.EEPROM读写子程序57-60
• 5.2.4.电池状态判断子程序60-61
• 5.2.5.CAN发送子程序61-63
• 5.3 中断服务程序63-65
• 5.3.1.电池剩余电量的卡尔曼滤波估计中断服务程序63-64
• 5.3.2.CAN邮箱2接收中断服务程序64-65
• 5.4 软件抗干扰设计65-66
• 5.5 本章小节66-67
• 6 电动汽车电池管理系统实验设计67-75
• 6.1 实验目的67
• 6.2 实验平台67-69
• 6.3 电池信息检测实验69-71
• 6.4 CAN通信显示实验71-72
• 6.5 本章小结72-75
• 结论75-77
• 参考文献77-79
• 作者简历79-81
• 学位论文数据集81

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