特种车辆电池管理系统的设计

发布时间：2017-08-24 14:27

  本文关键词：特种车辆电池管理系统的设计

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【摘要】：随着经济的发展,高耗能、高排放的粗放式经济发展模式给环境带来了很多问题。各国都在寻求利用清洁能源来减少对环境的不利影响。民航业也承担着节能减排的重任。随着民航系统节能减排的进行和对全国65个大中小机场单位提供的购买时间等信息进行整理,发现05年之前的车辆占所有车辆的比例为24%,接近四分之一,有很大的替换前景。机场各种各样的特种车辆需要相应配套的电池管理系统,同时针对不同车辆电池类型对电池管理系统做相应的调整。电池管理系统是连接车辆能量和动力输出的纽带,它对提供能量的电池组进行安全监控的同时,可以对电池组的充放电的安全性有效控制,可以增加特种车辆续航里程、延长使用寿命、降低运行成本。针对机场特殊的工况环境和民航特种车辆的运行特点,专家对电动特种车辆的电池管理系统提出了具体的要求。本文设计出一套民航特种车辆电池管理系统。首先研究讨论的各相关评估参数对电池电量影响,以及研究国外针对磷酸铁锂电池所建立起来的电池模型及其电池特性,继而研究了电池完全充电次数、在线SOC估计、功率计量、电池输出功率预测等原理及其算法,并结合特种车辆的特点提出了适合本设计的计算算法。在SOC的估计上结合特种车辆运行的特点实现了在线参数识别估计的卡尔曼滤波算法,然后设计了以STM32F103VET6为核心的特种车辆电池管理系统的硬件电路设计,整个硬件电路按照不同功能划分了不同的模块包括电源电路的设计、信号采集调理电路、数据存储电路、通信电路的设计,给出了每个模块的设计方案和具体的电路原理图。最后在Keil uVision4上完成个功能软件部分的编写和操作系统UC/OS的移植,编写与调试,使各个模块整体合理运作。完成整套系统后和专业设备数据进行对比试验,整套系统的满足了设计的要求。
【关键词】：电池管理系统 硬件 算法 操作系统
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V351.35
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.0 课题研究背景及意义10-12
• 1.1 电池发展现状12-14
• 1.2.1 国外电池发展状况12-13
• 1.2.2 国内电池发展状况13-14
• 1.2 电池管理系统研究现状14-15
• 1.3 电池管理系统和充电机通讯协议的规定15-16
• 1.4 本课题的主要工作和内容16
• 1.5 本文的结构16-18
• 第二章 特种车辆电池管理系统应用理论研究18-31
• 2.1 电池相关参数的研究18-21
• 2.1.1 完全充电次数的计量21
• 2.2 在线模型参数估计21-27
• 2.2.1 电池模型的建立21-23
• 2.2.2 电池模型参数离线估计23-24
• 2.2.3 电池模型参数在线估计24-25
• 2.2.4 仿真与测试25-26
• 2.2.5 在线SOC估计流程26-27
• 2.3 充入电量的统计27-29
• 2.4 功率预测29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 特种车辆电池管理系统的硬件设计31-40
• 3.1 系统电源电路的设计32-33
• 3.1.1 基础 5V电源的设计32
• 3.1.2 3.3V电源的设计32-33
• 3.1.3 ±15V电源设计33
• 3.2 信号调理电路的实现33-34
• 3.2.1 单体电压采集电路33-34
• 3.3 数据存储电路的设计34-35
• 3.4 串口通信模块电路设计35-36
• 3.4.1 串口波特率的控制35
• 3.4.2 收发控制35-36
• 3.5 CAN总线通讯36
• 3.6 实时时钟电路36-38
• 3.6.1 RTC工作过程37-38
• 3.7 系统显示电路的设计38-39
• 3.8 JTAG接口电路39
• 3.9 本章小结39-40
• 第四章 特种车辆电池管理系统软件设计40-47
• 4.1 软件开发环境40
• 4.2 系统移植40-41
• 4.3 总体任务划分41-42
• 4.3.1 控制板任务42
• 4.4 数据采集程序设计42-45
• 4.4.1 定时器触发43-44
• 4.4.2 定时器时钟44-45
• 4.5 数据处理及算法程序设计45-46
• 4.6 软件抗干扰的设计46
• 4.7 本章小结46-47
• 第五章 实验结果及误差分析47-51
• 5.1 实验结果48-50
• 5.2 误差分析50
• 5.3 本章小结50-51
• 第六章 总结和展望51-52
• 总结51
• 展望51-52
• 参考文献52-55
• 致谢55-56
• 作者简介56

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本文编号：731817