动力型磷酸铁锂电池管理系统的研究

发布时间：2017-06-27 01:04

  本文关键词：动力型磷酸铁锂电池管理系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：面临着日益突出的燃油供求矛盾和环境污染问题,世界各主要汽车产业强国纷纷加快了新能源汽车的研发步伐,电动汽车已经成为了汽车产业的发展方向。其中,电池是电动汽车必不可少的动力装置,而磷酸铁锂电池以性能上的优越性成为了动力源的首选。作为电动汽车的动力装置,对磷酸铁锂电池组的安全性、成本和续航里程等均有较高的要求。电池管理系统正是致力于研究提升动力电池组使用的安全性、可靠性和效率的关键技术之一。本文以由8个电池单体构成的50Ah磷酸铁锂电池组为研究对象,分析其机理,对其性能进行了测试。设计了一套以DSP为核心的电池管理系统,对电池工作状态进行监测,提高了电池荷电状态(State of Charge,SOC)估算的精度,增强了电池使用的安全性与可靠性。首先,对电池管理系统的研究现状进行了总结,对电池的特性进行了深入研究。通过对比不同SOC估算方法的优缺点,在原有BP(Back Propagation,BP)神经网络的基础上,提出了一种改进的粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)加以优化,提高了网络的SOC估算精度。其次,以TMS320F2812为控制芯片,对电池管理系统(Battery Management System,BMS)的硬件和软件电路进行了设计。根据系统要求,分别设计了电池状态信息检测电路、通信电路、均衡控制电路和保护电路等硬件电路。同时,完成了主程序设计、电池信息检测子程序设计、通信子程序设计、SOC估算子程序设计等。最后,对本文所设计的电池管理系统进行了整体调试。搭建了电池管理系统整体测试平台,对BMS的信号采集功能和通信功能进行了验证,通过设计实验,完成了电池管理系统均衡控制和SOC估算功能的测试。实验表明,本文所设计的电池管理系统信号采集精度符合管理系统的设计要求,各部分之间能够有效地进行通信,均衡控制和SOC估算有较好的效果。
【关键词】：动力型磷酸铁锂电池 电池管理系统 核电状态 信号采集
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景10-11
• 1.2 电池管理系统国内外研究现状11-13
• 1.2.1 电池管理系统的国外研究现状11-12
• 1.2.2 电池管理系统的国内研究现状12-13
• 1.3 电池管理系统具有的结构和功能13-14
• 1.4 本文研究的主要内容14-15
• 第2章 磷酸铁锂电池及其SOC估算方法的研究15-30
• 2.1 磷酸铁锂电池工作原理及性能优势15-18
• 2.1.1 磷酸铁锂电池概述15-16
• 2.1.2 磷酸铁锂电池特点16-18
• 2.2 磷酸铁锂电池特性的实验研究18-22
• 2.2.1 磷酸铁锂电池开路电压特性的实验研究19-20
• 2.2.2 磷酸铁锂电池温度特性的实验研究20-21
• 2.2.3 磷酸铁锂电池SOC与放电倍率关系的研究21-22
• 2.3 SOC估算方法22-25
• 2.3.1 SOC的概念及影响因素22-24
• 2.3.2 常用的SOC估算方法24-25
• 2.4 改进的PSO-BP神经网络25-29
• 2.4.1 BP神经网络介绍25
• 2.4.2 改进的粒子群优化算法设计25-27
• 2.4.3 估算网络的构建27-28
• 2.4.4 网络预测结果分析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 动力型磷酸铁锂电池管理系统的硬件设计30-40
• 3.1 系统整体方案结构设计30-33
• 3.1.1 中央控制单元设计31-33
• 3.2 电池信息采集电路设计33-35
• 3.2.1 电流采样电路设计33-34
• 3.2.2 二阶滤波电路及保持电路设计34
• 3.2.3 A/D保护电路34-35
• 3.3 温度采样电路35
• 3.4 单体电压监测及均衡控制35-37
• 3.4.1 单体电压监测36-37
• 3.4.2 均衡控制37
• 3.5 CAN通信电路设计37-38
• 3.6 保护电路38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第4章 动力型磷酸铁锂电池管理系统的软件设计40-50
• 4.1 软件开发环境介绍40
• 4.2 系统主程序设计40-42
• 4.3 系统子程序设计42-49
• 4.3.1 电流检测子程序42
• 4.3.2 单体电压检测子程序42-43
• 4.3.3 温度检测子程序43-44
• 4.3.4 均衡控制子程序44-45
• 4.3.5 故障判断子程序45-46
• 4.3.6 SOC估算子程序46-47
• 4.3.7 CAN通信模块47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 动力型磷酸铁锂电池管理系统的测试50-57
• 5.1 通信模块测试50-51
• 5.2 信号采集测试51-52
• 5.3 电池管理系统调试52-56
• 5.3.1 BMS整体测试52-54
• 5.3.2 均衡方案测试54-55
• 5.3.3 SOC实验55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 攻读学位期间发表的学术论文62-63
• 致谢63

【参考文献】

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本文编号：488085