基于STM32的动力锂电池管理系统研究

发布时间：2020-04-20 09:33

【摘要】：在世界人口大爆炸、能源枯竭和环境严重污染的三重压力下,发展纯电动汽车产业已经成为各国节能减排的重要途径之一。纯电动汽车因其零排放、低噪音等优点越来越受到世界各国的重视。锂电池以其能量密度大、电压平台高等优良的性能成为了纯电动汽车的理想动力源。然而锂电池的抗滥用能力较差,使用过程中需要相应的管理系统来保证其安全工作。本文在分析锂电池使用过程中所存在的问题的基础上,基于目前已有的电池管理系统设计方案,对使用磷酸铁锂电池作为动力源的电池管理系统展开了研究。本电池管理系统选择了A123型磷酸铁锂电池作为本次研究的动力锂电池,针对其特有的充放电特性,对电池的SOC(State of Charge,也叫剩余电量)估算选择的是开路电压法和安时积分法。单体电池的均衡管理上采用的是充电均衡模式,该均衡模式具有电路简单、实用、故障率小等特点。该系统的硬件电路主要包含六大模块,分别为主控制模块、电池参数采集模块、充放电均衡模块、温度检测模块、蓝牙通讯模块、LCD显示模块。文中给出了各个模块的硬件电路,并针对纯电动汽车使用环境的复杂恶劣以及强电磁干扰的特性,采用软硬件联合控制的方法,并对系统主程序、SOC估算程序、故障诊断程序等进行了优化,使得整个系统具有强抗干扰能力、高可靠性和较好的实时性。最后,在实验室条件下对电池管理系统进行了功能测试,验证了本电池管理系统的功能符合设计要求。
【图文】：

系统整体结构设计图

由于 BMS 具备的功能较多，所以在微处理器选择上应该选择功能强大且运行速较快的芯片，同时还应该考虑其功耗问题，避免浪费电能。最后经过反复研究筛选后选择了 ST 公司的 STM32F103VET6 芯片[31]，其引脚示意图如图 4.2 所示。该微处理是一款基于 Cortex-M3 的 32 位微处理器，其性能较高，，而功耗和成本则比较较低，stop 模式下电流可以低至 560nA。该类型的微处理器常常应用于工业领域，其工作频最高可达 72MHz，且具有丰富的外设资源，并能够在-45℃~+105℃的温度范围内工作适合在汽车运行时的恶劣环境下工作。此外，该微处理器还具有 USART、I2C 等通接口，能够满足微处理器与其他芯片的通信需要。
【学位授予单位】：湖北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM912

【参考文献】

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本文编号：2634403