基于CAN总线的电动汽车动力电池能量管理系统研究
本文关键词:基于CAN总线的电动汽车动力电池能量管理系统研究 出处:《华南理工大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:能源危机与环境压力日益凸显的背景下,发展电动汽车成为推动汽车产业发展的大趋势。动力电池及其控制技术是电动汽车发展的关键技术之一,也是制约电动汽车产业化发展的瓶颈。动力电池管理系统(BMS)是动力电池控制技术的核心,对电池系统的高效管理与控制,可以优化电池组工作性能、延长电池组使用寿命并保障其安全性,可使整车能量控制策略有效执行,对电池能量管理系统进行研究具有重要意义。本论文以某款纯电动乘用车动力电池系统开发为基础,以动力电池管理系统为研究对象,侧重能量管理与安全防护的内容,对动力电池管理系统的硬件及软件进行设计,通过Matlab中Stateflow/Simulink工具对系统进行基于CAN通讯建模仿真分析以改进系统软件控制策略,并进行实车试验,采用CANape软件对CAN Logger采集的数据进行分析,验证设计的动力电池能量管理系统的功能的可靠性与稳定性。主要研究内容有:(1)分析国内外关于电池管理系统的研究方法与思路,提出从系统的能量管理与安全防护角度出发,基于CAN通讯对电池管理系统展开研究。(2)完成动力电池系统电气选型,设计动力电池能量管理系统总体方案。(3)设计电池能量管理系统的硬件主板、从板以及高压板方案。硬件主板设计包括供电电源、数字量/模拟量输入、高端/低端驱动输出、PWM输入/输出、CAN通讯等内容;硬件从板设计了包括供电电源、均衡电路、接口定义、CAN通讯等内容;高压板设计了系统功能、电气接口以及CAN通讯的内容。(4)分析高压上下电各控制节点的响应原则,研究正常高压上下电时序以及紧急高压下电时序,利用Stateflow/Simulink工具对上下电时序控制进行基于CAN信号的建模仿真分析,并实车试验验证上下电控制逻辑。(5)分析电池管理系统的故障情况并定义故障等级,设计BMS故障阀值表以及状态跳转图,对BMS的多种工作模式控制进行基于CAN信号的仿真建模分析。(6)分析研究了预充电过程、快充过程、慢充过程、高压互锁回路(HVIL)及绝缘检测的内容,对其控制逻辑基于CAN信号建模仿真分析,并进行实车验证。实车试验表明设计的电池能量管理系统功能可靠、工作稳定,论文的研究对电动汽车动力电池管理系统设计与动力电池系统开发提供一定的理论和应用价值及有益借鉴。
[Abstract]:Under the background of the increasingly prominent energy crisis and environmental pressure, the development of electric vehicles has become a big trend to promote the development of the automobile industry. Power battery and its control technology are one of the key technologies for the development of electric vehicles, and also a bottleneck restricting the development of the industrialization of electric vehicles. Battery management system (BMS) is the core of power battery control technology, control and management of the battery system is efficient, can optimize the battery performance and prolong the service life of the battery and ensure the safety of the vehicle, the energy control strategy implementation, research on the battery management system has important significance. In this paper, a pure electric passenger car battery power system development based on battery management system as the research object, focusing on energy management and security protection of content, design of hardware and software of battery management system, through the Stateflow/Simulink Matlab tool in the system to improve the software control strategy based on CAN communication system modeling simulation analysis and real vehicle tests of CAN Logger collected data were analyzed by CANape software, the reliability and stability and verify the design of the battery energy management system function. The main research contents are as follows: (1) analyze the research methods and ideas of battery management system both at home and abroad, and put forward the research of battery management system based on CAN communication from the perspective of system energy management and safety protection. (2) complete the electric battery system electrical selection, design the power battery energy management system overall plan. (3) design the hardware board of the battery energy management system, the slave board and the high pressure board. The hardware design includes the motherboard power supply, analog / digital input / output drive, high-end low-end PWM, input / output, CAN communication etc.; hardware design includes power supply, balanced circuit, interface definition, CAN communications and other content from the board; the pressure plate design of the system function, electrical interface and CAN communication. Content. (4) on the analysis of the high pressure under the control of electrical node response principle, the research on high voltage electric timing normal and emergency under high pressure electric timing, the use of Stateflow/Simulink tools for modeling and simulation analysis of CAN signal based on the control of electric timing, and vehicle test on electric control logic. (5) analyze the failure situation of battery management system, define the fault level, design the BMS fault threshold table and the state jump diagram, and simulate and analyze the BMS's multiple working mode control based on CAN signal. (6) the contents of pre charging process, fast charging process, slow charging process, high voltage interlock circuit (HVIL) and insulation detection are analyzed and studied. The control logic is modeled and simulated based on CAN signal and verified by real vehicle. The real vehicle test shows that the battery energy management system designed is reliable and stable. The research of this paper can provide some theoretical and applied value and useful reference for the design of electric vehicle battery management system and the development of power battery system.
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U469.72
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本文编号:1340488
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