基于STM32的分体式BMS主控单元设计

发布时间：2020-03-27 12:22

【摘要】：为提高纯电动汽车的电池管理系统技术,提升电池管理系统主控单元的工作性能,改进电池管理系统主控单元的硬件布局和软件算法,提高SOC估算的精准度,该设计采用了ST公司的STM32F103RBT6微控制器作为主控制器,提出了一种新型的分体式电池管理系统(Battery Management System,BMS)主控单元的设计方案。该设计依据电动汽车选用动力电池的标准,确定系统设计所用电池为TESSON18650三元锂离子电池。并且根据三元锂离子电池各方面的充放电特性,该设计对常见的电池等效模型进行了具体的分析,依据电池管理系统的各项参数要求选择并搭建了电池的二阶Randle等效电路仿真模型。同时该设计对各种常见的SOC算法进行了比较,分析验证了温度、电流等因素对电池SOC估算准确度的影响,并选择扩展卡尔曼滤波算法对电池的SOC进行估算。最后将电池的二阶Randle等效电路模型与扩展卡尔曼滤波算法相结合,搭建了电池的SOC估算仿真电路并在Matlab环境下对电池的SOC进行了估算验证。在硬件设计方面,该设计的主控制器选择ST公司的STM32F103RBT6微控制器。按照电池管理系统主控单元的主要功能将主控单元硬件电路分为处理器外围电路、电源模块、CAN通讯模块、电流检测模块、存储器模块和时钟模块,并利用Altium Designer对具体电路进行搭建并刻板焊接调试。在软件设计方面,在keilμVision5开发环境下,编写代码实现各个模块的功能,利用软件仿真验证代码的正确性。最后,在实验室条件下,通过搭建实验平台的方法,对系统的各个模块的功能进行验证,并最终将该电池管理系统主控单元实际装车并验证其工作性能。实验结果表明,该设计的电池管理系统主控单元能够对电池运行过程中的电流、温度等电池状态进行实时监控,并利用CAN通讯模块实现主控单元与各个模块之间的信息通讯,并将电池荷电状态以及控制信息反馈给整车控制器。同时,在改良算法的支持下,电池的SOC估算精准度也有了较大提升。该系统还实现了当电池处于非正常状态时及时的报警和处理动作,从而保证电池的稳定运行,有效延长了电池的使用寿命。
【图文】：

图 2.1 锂离子电池化学反应原理图[29]发生的反应：2 1 2Li+ + + →← 充电放电o x oC O Li C O xLi xe

电池的神经网络模型
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U469.72;TM912

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本文编号：2602948