电动汽车用智能分流器设计
发布时间：2021-10-13 16:45
随着环境污染和能源危机的加剧,通过化石燃料提供动力的传统汽车暴露出越来越多的问题,大力发展电动汽车逐渐成为汽车行业的大势所趋。电动汽车的核心技术之一在于对蓄电池组的管理和控制,也就是电池管理系统（Battery Management System,BMS）的设计。电池管理系统对蓄电池组实现有效管理和控制的基础是其参数测量的精度,采集的参数偏差过大会直接影响蓄电池组的稳定运行。为了使BMS采集更加精确的蓄电池组的充放电电流和估算更为准确的蓄电池组的荷电状态（State of Charge,SOC）,本文设计了一种带有温度补偿和SOC估算功能的新型高精度智能电流传感器——电动汽车用智能分流器。首先,介绍了本文的研究背景和意义,了解了目前电动汽车主要采用性能更加优越的动力锂电池,通过阅读大量相关文献,明确了电流传感器的发展现状。其次,对智能分流器采用的SOC估算方法进行了详细的分析,叙述了锂电池的工作原理,建立了锂电池的电池模型,简要介绍了常用的SOC估算方法,详细阐述了智能分流器所采用的SOC估算方案。然后,结合智能分流器的基本功能,介绍了智能分流器硬件设计的整体结构,又详细描述了以STM...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 电流传感器的国内外研究现状
1.2.1 霍尔电流传感器
1.2.2 电流互感器
1.2.3 空芯线圈电流传感器
1.2.4 电阻分流器
1.3 电流传感器的应用与发展趋势
1.4 课题研究的主要内容
第二章 智能分流器SOC估算方法分析
2.1 锂电池的种类和特性
2.1.1 三元材料锂电池
2.1.2 磷酸铁锂电池
2.2 锂电池的工作原理与电池模型
2.2.1 锂电池的工作原理
2.2.2 锂电池的等效电路模型
2.3 SOC估算方法介绍
2.3.1 SOC的含义
2.3.2 几种常用的SOC估算方法
2.4 采用的SOC估算方案
2.4.1 修正SOC初始值
2.4.2 修正老化因素
2.4.3 修正电池总容量
2.4.4 修正库伦效率
2.4.5 修正温度变化因素
2.5 本章小结
第三章 智能分流器的硬件设计
3.1 智能分流器的基本功能
3.2 智能分流器的整体结构设计
3.3 电源模块设计
3.3.1 24V转5V供电电路
3.3.2 数字和模拟电源隔离电路
3.3.3 3.3V供电电路
3.3.4 基准电压供电电路
3.4 MCU控制模块设计
3.5 电池电流测量模块设计
3.5.1 电池电流采集电路
3.5.2 A/D转换器驱动电路
3.5.3 A/D转换电路
3.5.4 数字隔离电路
3.6 温度采集模块设计
3.6.1 电池温度检测电路
3.6.2 分流器温度检测电路
3.7 通信模块设计
3.7.1 RS-485 通信电路
3.7.2 CAN总线通信电路
3.8 存储与时钟模块
3.8.1 存储模块设计
3.8.2 实时时钟模块设计
3.9 本章小结
第四章 智能分流器的软件设计
4.1 软件开发环境
4.2 软件主程序设计
4.3 软件子程序设计
4.3.1 单片机初始化子程序
4.3.2 电流测量子程序
4.3.3 温度采集子程序
4.3.4 SOC估算子程序
4.3.5 RS-485 通信子程序
4.3.6 CAN通信子程序
4.3.7 存储子程序
4.3.8 实时时钟子程序
4.4 本章小结
第五章 智能分流器的性能测试和试验验证
5.1 测试平台
5.2 电流测量精度的验证
5.1.1 电流测量的温度补偿
5.1.2 充电过程的电流测量精度验证
5.1.3 放电过程的电流采集精度验证
5.3 SOC估算精度的验证
5.3.1 电池组可用容量测试
5.3.2 SOC≥80%时的估算精度验证
5.3.3 30%≤SOC≤80%时的估算精度验证
5.3.4 SOC≤30%的估算精度验证
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]蓄电池异常电流的高精度监测装置研究[J]. 张伟,黄彬,孙云生. 自动化与仪器仪表. 2019(01)
[2]电流信号检测装置设计[J]. 黄平,张宇飞. 南方农机. 2018(20)
[3]基于改进安时积分法的锂电池SOC估算与仿真[J]. 杨亭亭,曾洁,周琳凯,张育华. 变频器世界. 2018(06)
[4]纯电动汽车应用现状及发展前景分析[J]. 陈友鹏,徐春. 南方农机. 2018(09)
[5]电流传感器接口在电动汽车电池管理系统中的关键性作用[J]. 刘志强. 低碳世界. 2018(03)
[6]电动汽车动力电池的发展与温度管理现状[J]. 徐志龙,田玉冬,李静红,吴永胜,黄俊. 汽车电器. 2018(03)
[7]电动汽车蓄电池组电流检测系统硬件设计[J]. 代琪琪,杜明星,魏克新. 电子世界. 2018(05)
[8]基于改进安时积分法估计锂离子电池组SOC[J]. 杨文荣,朱赛飞,陈阳,朱佳斌,薛力升. 电源技术. 2018(02)
[9]宽温动力电池的发展现状与趋势及相关政策[J]. 佟丽珠,蔡文博,候丽春. 制造技术与机床. 2018(02)
[10]电流传感器技术综述[J]. 和劭延,吴春会,田建君. 电气传动. 2018(01)
博士论文
[1]电动汽车用锂离子动力电池建模与状态估计研究[D]. 刘树林.山东大学 2017
[2]车用锂离子电池机理模型与状态估计研究[D]. 韩雪冰.清华大学 2014
硕士论文
[1]基于STM32的电动汽车锂电池管理系统设计[D]. 田家路.安徽理工大学 2017
[2]BMS中SOC估算与主动均衡控制策略的研究[D]. 赵娜.北京交通大学 2017
[3]我国新能源电动汽车节能减排效应及发展路径研究[D]. 刘江鹏.北京理工大学 2015
[4]电动汽车锂电池组高精度电压电流检测系统研究与设计[D]. 崔张坤.沈阳理工大学 2012
本文编号：3435025
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 电流传感器的国内外研究现状
1.2.1 霍尔电流传感器
1.2.2 电流互感器
1.2.3 空芯线圈电流传感器
1.2.4 电阻分流器
1.3 电流传感器的应用与发展趋势
1.4 课题研究的主要内容
第二章 智能分流器SOC估算方法分析
2.1 锂电池的种类和特性
2.1.1 三元材料锂电池
2.1.2 磷酸铁锂电池
2.2 锂电池的工作原理与电池模型
2.2.1 锂电池的工作原理
2.2.2 锂电池的等效电路模型
2.3 SOC估算方法介绍
2.3.1 SOC的含义
2.3.2 几种常用的SOC估算方法
2.4 采用的SOC估算方案
2.4.1 修正SOC初始值
2.4.2 修正老化因素
2.4.3 修正电池总容量
2.4.4 修正库伦效率
2.4.5 修正温度变化因素
2.5 本章小结
第三章 智能分流器的硬件设计
3.1 智能分流器的基本功能
3.2 智能分流器的整体结构设计
3.3 电源模块设计
3.3.1 24V转5V供电电路
3.3.2 数字和模拟电源隔离电路
3.3.3 3.3V供电电路
3.3.4 基准电压供电电路
3.4 MCU控制模块设计
3.5 电池电流测量模块设计
3.5.1 电池电流采集电路
3.5.2 A/D转换器驱动电路
3.5.3 A/D转换电路
3.5.4 数字隔离电路
3.6 温度采集模块设计
3.6.1 电池温度检测电路
3.6.2 分流器温度检测电路
3.7 通信模块设计
3.7.1 RS-485 通信电路
3.7.2 CAN总线通信电路
3.8 存储与时钟模块
3.8.1 存储模块设计
3.8.2 实时时钟模块设计
3.9 本章小结
第四章 智能分流器的软件设计
4.1 软件开发环境
4.2 软件主程序设计
4.3 软件子程序设计
4.3.1 单片机初始化子程序
4.3.2 电流测量子程序
4.3.3 温度采集子程序
4.3.4 SOC估算子程序
4.3.5 RS-485 通信子程序
4.3.6 CAN通信子程序
4.3.7 存储子程序
4.3.8 实时时钟子程序
4.4 本章小结
第五章 智能分流器的性能测试和试验验证
5.1 测试平台
5.2 电流测量精度的验证
5.1.1 电流测量的温度补偿
5.1.2 充电过程的电流测量精度验证
5.1.3 放电过程的电流采集精度验证
5.3 SOC估算精度的验证
5.3.1 电池组可用容量测试
5.3.2 SOC≥80%时的估算精度验证
5.3.3 30%≤SOC≤80%时的估算精度验证
5.3.4 SOC≤30%的估算精度验证
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]蓄电池异常电流的高精度监测装置研究[J]. 张伟,黄彬,孙云生. 自动化与仪器仪表. 2019(01)
[2]电流信号检测装置设计[J]. 黄平,张宇飞. 南方农机. 2018(20)
[3]基于改进安时积分法的锂电池SOC估算与仿真[J]. 杨亭亭,曾洁,周琳凯,张育华. 变频器世界. 2018(06)
[4]纯电动汽车应用现状及发展前景分析[J]. 陈友鹏,徐春. 南方农机. 2018(09)
[5]电流传感器接口在电动汽车电池管理系统中的关键性作用[J]. 刘志强. 低碳世界. 2018(03)
[6]电动汽车动力电池的发展与温度管理现状[J]. 徐志龙,田玉冬,李静红,吴永胜,黄俊. 汽车电器. 2018(03)
[7]电动汽车蓄电池组电流检测系统硬件设计[J]. 代琪琪,杜明星,魏克新. 电子世界. 2018(05)
[8]基于改进安时积分法估计锂离子电池组SOC[J]. 杨文荣,朱赛飞,陈阳,朱佳斌,薛力升. 电源技术. 2018(02)
[9]宽温动力电池的发展现状与趋势及相关政策[J]. 佟丽珠,蔡文博,候丽春. 制造技术与机床. 2018(02)
[10]电流传感器技术综述[J]. 和劭延,吴春会,田建君. 电气传动. 2018(01)
博士论文
[1]电动汽车用锂离子动力电池建模与状态估计研究[D]. 刘树林.山东大学 2017
[2]车用锂离子电池机理模型与状态估计研究[D]. 韩雪冰.清华大学 2014
硕士论文
[1]基于STM32的电动汽车锂电池管理系统设计[D]. 田家路.安徽理工大学 2017
[2]BMS中SOC估算与主动均衡控制策略的研究[D]. 赵娜.北京交通大学 2017
[3]我国新能源电动汽车节能减排效应及发展路径研究[D]. 刘江鹏.北京理工大学 2015
[4]电动汽车锂电池组高精度电压电流检测系统研究与设计[D]. 崔张坤.沈阳理工大学 2012
本文编号：3435025
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